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Weltentstehung
  Lukrez        
Menschwerdung
Der Anteil von Arbeit und Bildung an der Menschwerdung

 Weltentstehung

Urknall Millionstel Sekunden später

Womit lässt sich das abgrundtiefe Nichts vergleichen? Kann man es beschreiben? War es taghell oder finster wie die Nacht? Blendete es wie die Sonne oder leuchtete es so bleich wie der Mond? Wie soll man Farben beschreiben, die es noch gar nicht gibt? Wer kann sich vorstellen, was noch nie ein Auge erblickt hat? Wie soll alles, was besteht, aus dem Nichts entstanden sein? (1)

Irgendwo musste es in dieser grenzenlosen Leere eine geheimnisvolle, gewaltige Kraft gegeben haben, winziger als das winzigste Staubkorn, frei nach Thomas Mann nicht mehr groß genug, um es auch nur als außerordentlich klein bezeichnen zu können. Eine derart winzige, aber in einem unvorstellbaren Maße verdichtete frühe und übergängliche Ballung des Unstofflichen, des noch nicht Stofflichen, aber schon Stoffähnlichen, der Energie, dass es kaum schon oder kaum noch als materiell, vielmehr als Mittel und Grenzpunkt zwischen dem Materiellen und Nichtmateriellen gedacht werden musste. (2) Diese mikroskopische Urkraft stellte einen Grenzpunkt dar, wo sich im Augenblick letzter Zerteilung und Verwinzigung des Materiellen ähnlich der Lupenbrechung plötzlich der astronomische Kosmos auftat, nur das in diesem Fall wegen der unendlich großen Dichte eine riesige Explosion – ein Urknall stattfand.

Es handelte sich um eine gewaltige Explosion, durch die der verwinzigte Staub sich blitzschnell ausdehnte und Materie in alle Richtungen in die grenzenlose Leere hinausschoss. Die durch den Urknall verursachte unendlich große Hitze versetzte die gerade entstandene Materie in ein brodelndes, glühendes Magma, in ein unbeschreibliches scheinbar sinn- und formloses Chaos, aus dem sich dann Raum, Zeit und Materie bildeten. Seither läuft die Uhr des Weltalls und die bisher verstrichene Zeit beläuft sich auf 13 Milliarden Jahre.

Die urzeitlichen Menschen schrieben alle Erscheinungen des Himmels und der Erde dem Wirken von Göttern zu. Seit der Antike begannen die gelehrten Menschen ihr Augenmerk hauptsächlich darauf zu richten, mittels Beobachtungen und Denkanstrengungen etwas Nachprüfbares über die Außenwelt und das eigene Wesen herauszukriegen. Das Nachdenken über die sie umgebende Welt führte unter anderem auch und vor allem zum Streit über die Unendlichkeit oder Endlichkeit des Weltalls.

Die einen glaubten an eine räumlich unbegrenzte Materieverteilung in Gestalt von Sternen, Planeten, Monden sowie kleinen und großen Gesteinsbrocken im Kosmos. Zu ihnen gehörten unter anderen der im ersten Jahrhundert v.u.Z. lebende römische Dichter und Philosoph Lukrez, der in der zweiten Hälfte des 16. Jahrhunderts wirkende Denker Thomas Digges, der im Jahre 1600 als Ketzer verbrannte abtrünnige Dominikanermönch und Astronom Giordano Bruno, der aus dem England des 17. Jahrhunderts stammende Entdecker des allgemeinen Gravitationsgesetzes Isaac Newton und der im ostpreußischen Königsberg wirkende deutsche Philosoph Immanuel Kant.

Die Endlichkeit des Kosmos vertraten dagegen der im 4. Jahrhundert v.u.Z. lebende klassische antike griechische Philosoph und Lehrer des Begründers des hellenistischen Großreiches Alexander der Große, Aristoteles, der die Kugelform der Erde bejahende Astronom Ptolemäus aus dem 2. nachchristlichen Jahrhundert, der in der westpreußischen Stadt Thorn lebende und deshalb im Dienste der polnischen Krone wirkende deutsche Astronom Nikolaus Kopernikus, der 1542 das die Sonne wieder in den Mittelpunkt stellende heliozentrische Weltbild begründete, und nicht zuletzt Johannes Kepler, der 1610 die Gesetze der Planetenbewegungen aufstellte.

 
Bildquelle 1: Aristoteles trat 367 v. Chr. in Platons Akademie in Athen ein und beteiligte sich dort an Forschung und Lehre. Nach Platons Tod verließ er 347 Athen und wurde Lehrer von Alexander dem Großen. Nach seiner Rückkehr 335/334 nach Athen lehrte und forschte er selbständig mit seinen Schülern im Lykeion. 323/322 musste er wegen politischer Spannungen Athen erneut verlassen und starb bald darauf in Chalkis.   Bildquelle 2: Nikolaus Kopernikus in einem Kupferstich aus dem Jahr 1597 von Robert Boissard (1579–1601) nach einer Vorlage von Theodor de Bry und Jean-Jacques Boissard. Er trägt die Inschrift: „Non docet instabiles Copernicus ætheris orbes, Sed terræ instabiles arguit ille vices.“ (Copernicus lehrt nicht, dass die Bahnen des Himmels unstet wären, vielmehr legte er dar, dass die Kreisbahn der Erde unstet sei.)

Eine durch schlichte Beobachtung feststellbare Erklärung, die die Endlichkeit des Weltalls für jedermann veranschaulichte, fand der in Bremen praktizierende Arzt und Hobby-Astronom namens Heinrich Wilhelm Matthias Olbers am Beginn des 19. Jahrhunderts heraus. Dieser schon durch eine Arbeit zur Bekämpfung der „häutigen Bräune“ (Diphterie) von Napoleon preisgekrönte Arzt stellte in seiner Freizeit Beobachtungen des schier unendlich scheinenden Sternenhimmels an. Während dieser Weltraumausblicke und Berechnungen, bei denen er 6 Kometen und die beiden Planetoiden Pallas und Vesta aufspürte, offenbarte sich ihm ein Widerspruch, der später als das so genannte Olberssche Paradoxon in die Annalen der Wissenschaftsgeschichte eingehen sollte.

Der Doktor fand heraus, dass im Falle eines unendlichen Weltalls die Abnahme der Leuchtkraft der Sterne mit wachsender Entfernung zur Erde durch die unbeschreiblich große Leuchtkraft unendlich vieler Sterne ab einer bestimmte Größe des Alls überausgeglichen würde, weswegen es nachts nicht dunkel werden dürfte. Die Abnahme der Leuchtkraft der Sterne vollzog sich nämlich seinen Berechnungen nach „nur“ im Quadrat der Entfernung zur Erde, während die Zahl der Sterne mit wachsender Entfernung von der Erde in der dritten Potenz zunahm.

Um das zu veranschaulichen, stelle man sich einen Raumbereich von 10 Lichtjahren rund um die Erde vor, in dem 100 Sterne die Nacht mit ihrem milden Licht erhellen. Als nächstes vergrößere man den Raum mit allen dazugehörigen Sternen auf 20 Lichtjahre. Die dabei neu hinzukommenden und doppelt so weit von der Erde entfernten Sterne erscheinen dem Beobachter zwar nur ein Viertel so hell, wie die 100 Sterne der Ausgangssituation. Aber bis zur doppelten Entfernung gibt es bei gleichmäßiger Verteilung der Sterne im Raum nicht bloß doppelt oder viermal so viel Sterne, sondern achtmal so viele, also 800 Sterne. Bei einer nochmaligen Verdoppelung der Entfernung auf 40 Lichtjahre Radius der Raumkugel rund um die Erde geht zwar die Helligkeit der neu hinzukommenden Sterne auf ein Sechzehntel (Quadrat der vierfachen Entfernung) zurück, die Gesamtzahl der Sterne steigt aber gleichzeitig auf das 64fache (nämlich die dritte Potenz der vierfachen Entfernung) sprunghaft an. (3)

Die Zahl der Sterne nimmt also sehr viel schneller zu, als die Helligkeit der einzelnen Sterne abnimmt. Das heißt, dass der Inhalt der Raumkugel in dem veranschaulichten Beispiel rascher anwächst als ihre Oberfläche, auf der sich die Sterne aus der Erdperspektive abbilden. Olbers folgerte nun daraus eine Grenze, ab der bei einem unendlichen Weltall die überschießende Zunahme der Sternzahl die Abnahme ihrer Helligkeit nicht nur ausgleichen, sondern gewissermaßen überkompensieren müsste. Als Konsequenz daraus ergab sich ein auch nachts taghell leuchtender Himmel.

Selbst der Einwand, riesige Staubmassen könnten als ausgedehnte Dunkelwolken oder auch in feinster Verteilung als so genannter interstellarer Staub das Licht weit entfernter Sterne dämpfen oder gar verschlucken und es dadurch hindern, zur Erde durchzudringen, hätte vor dem Hintergrund einer unendlichen Dauer des Kosmos keinen Bestand. Denn die Hitze unendlich vieler Sterne brächte wegen des Energieerhaltungssatzes irgendwann auch die Dunkelwolken zum Glühen, was zu solch hohen Temperaturen im Weltraum führte, die jegliche Sternenentstehung überhaupt unmöglich machen würde.

Der Weltraum besaß also aller Wahrscheinlichkeit nach eine irgendwie geartete Begrenzung. Dies galt auch dann, wenn man die Verwandlung ausgebrannter Sterne in erst im 20. Jahrhundert entdeckte so genannte Schwarze Löcher, die die umliegende Materie (Planeten, Monde, Meteoriten u.s.w.) regelrecht „verschlucken“, berücksichtigte. (4) Wenn es aber eine wie auch immer geartete Begrenzung gab, musste es dann nicht auch einen Anfangspunkt geben? Was ereignete sich dann aber vor dem Anfang und wie sah der Weltraum hinter seiner Begrenzung aus? Bei diesen Fragen stießen die Menschen bis heute unweigerlich an ein Grundproblem ihres Daseins. Kann man, außer durch reine (Denk-) Rechenleistungen und dem Versuch einer übersinnlichen Innenschau, Sphären außerhalb von Raum und Zeit überhaupt wahrnehmen?

 
Bildquelle 3: Der Weltumsegler Vasco da Gama in einem Porträt von Gregorio Lopes (1490–1550) erkundete im Auftrag des portugiesischen Königs Mauel I. die Gewürzroute nach Indien   Bildquelle 4: Albert Einstein auf einer deutschen Sonderbriefmarke zum Jahr der Physik 2005, daneben die Formel für die spezielle Relativitätstheorie, auch Masse-Energie-Äquivalenz genannt.

Erste Annäherungen an diese Fragen fand Anfang des 20. Jahrhunderts der Begründer der Relativitätstheorie Albert Einstein mit der Entdeckung einer nicht durch menschliche Sinne, sondern nur durch rechnerische Logik erfassbaren vierten Dimension – der Raum-Zeit mit ihrer Krümmung des Weltraumes heraus. So wie den Menschen, hätten sie die Größe von Ameisen, die Erde als unendlich große Ebene vorkäme, geht es den normal gewachsenen Leuten, wenn sie an die scheinbar unendlichen Weiten des Weltalls denken. Begäben die Menschen sich wie der portugiesische Weltumsegler Vasco da Gama Ende des 15./Anfang des 16. Jahrhunderts auf Reisen, gelangten sie wegen der Kugelform unseres Planeten irgendwann an den Ausgangspunkt ihrer Reise zurück.

Ähnlich erginge es ihnen nach Albert Einstein aber auch als Passagiere eines utopischen interstellaren Raumschiffes, das mit Lichtgeschwindigkeit (300 000 km/s) durchs All flöge und nach etwa 25–30 Mrd. Jahren wieder dort ankäme, wo es einstmals gestartet war. Das Raumschiff bewegte sich nämlich wegen der besonderen Eigenschaften des Raumes immer nur auf Kursen, die in der vierten Dimension eine Krümmung aufweisen und in sich zurücklaufen, wovon die Passagiere jedoch nichts merken würden, weil ihre zum Überleben notwendigen Erbanlagen nur dreidimensionales Erfassen ermöglichen. Einiges spricht deshalb für eine kugelartige oder wie Wissenschaftler im Jahre 2006 annahmen, eine gelöcherte autoreifen- oder brezelartige, mit großer Wahrscheinlichkeit aber randlose Ausdehnung unseres Weltalls.

In den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts gelang dem Leiter des kurz vor dem Ersten Weltkrieg auf dem Mount Wilson im US-Bundesstaat Kalifornien erbauten größten Fernrohres der Welt Edwin P. Hubble die „Auflösung“ des Andromeda Nebels in Einzelsterne und damit der Beweis, dass es sich bei den mit dem bloßen Auge gar nicht mehr sichtbaren, aber auf den fotografischen Platten der Astronomen vielfach vorhandenen Spiralnebeln um weit ab von unserer Milchstraße gelegene Galaxien handelte. Die Spektrallinien dieser Galaxien lagen im langwelligen, also im roten Teil des Lichtspektrums. Nach Hubbles Untersuchungen verschoben sich die Spektrallinien in allen Spiralnebeln umso weiter ins Rote hinein, je entfernter die Nebel lagen.

Diese Rotverschiebung musste man demzufolge entsprechend dem nach dem österreichischen Physiker C. Doppler genannten Effekt, wonach bei ankommenden oder sich weg bewegenden elektromagnetischen Wellen und denen des Lichts entweder höhere oder tiefere Töne beziehungsweise eine Blau- oder Rotverschiebung des Lichts auftreten, als Ausdruck einer Fluchtbewegung ansehen. Die Spiralnebel entfernten sich also in allen Richtungen voneinander, wobei ihre Geschwindigkeit relativ zueinander umso größer ist, je weiter sie von einander entfernt liegen.

Die von der Erde aus gesehen am weitesten entfernten Objekte nennen die Wissenschaftler seit etlichen Jahren Quasare, ein von einer englischen Abkürzung abgeleiteter Phantasiename für Radiostrahler von sternenähnlichem Aussehen. Es handelt sich um seltsame Himmelskörper am Rande der Welt auf Galaxien in einem sehr frühen Entwicklungsstadium. Die Radiostrahlung dieser Quasare übersteigt die der entferntesten Spiralnebel, die auf der fotografischen Platte bei stundenlanger Belichtung eben noch aufspürbar sind. Die weitesten Spiralnebel, die sich auf der Fotoplatte noch gerade abzeichnen, sind von der Erde rund ein bis zwei Milliarden Lichtjahre entfernt. Ihre Fluchtgeschwindigkeit liegt bei etwa 50 000 bis 60 000 Kilometer pro Sekunde. Die Quasare übertreffen solch Schwindel erregende Geschwindigkeiten noch um ein Vielfaches. Als Rekordhalter galt in den Endachtzigern des 20. Jahrhunderts eine quasistellare Radioquelle, die rund acht Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. Ihre Fluchtgeschwindigkeit beträgt bereits 80 Prozent der Lichtgeschwindigkeit: 240 000 Kilometer in jeder Sekunde.

Die Frage nach dem vermeintlichen Beginn des Weltalls fand jedenfalls ihre vorläufige Antwort im Jahre 1965. In diesem Jahr entdeckten zwei US-amerikanische Entwickler und Erbauer von Spezialantennen für passive Satelliten zur Erforschung der obersten Erdatmosphäre bei Messungen von Funksignalen, die diese nur 60 kg schweren, als Päckchen zusammengefalteten und in 1500 km Höhe mit Treibstoff zu Riesenkugeln aufgeblasenen Echo-Satelliten zur Erde spiegelten, ein unerklärliches Störungsrauschen. Die beiden Ingenieure von der Firma Bell Telephone, Arno A. Penzias und Robert W. Wilson, konnten die Antenne, ein zehn Meter langer, einem altertümlichen Hörrohr ähnelnden Trichter, drehen und wenden, wie sie wollten, ohne dass das Rauschen aufhörte. Somit schien es nicht von außen zu kommen. An dem Messgerät stellten die Techniker aber auch keinen Fehler fest, was sie fast zur Verzweiflung brachte.

 
Bildquelle 5: Robert W. Wilson, links, und Arno A. Penzias stehend vor der zu Bells Labor gehörenden Heim Radio Antenne in Crawford Hill, N.J, wo sie die vom Big Bang ausgelöste kosmische Hintergrundstrahlung entdeckten. Sie waren dem Kosmolgen und Physiker Robert H. Dicke, der zu dieser Problematik forschte, zuvorgekommen und erhielten dafür beide 1978 den Nobelpreis für Physik.   Bildquelle 6: Bell Telephones Labore in Holmdel New Jersey, wo Robert H. Dicke von der Princeton Uni Penzias und Wilson aufsuchte, um die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung zu bestätigen. Dicke entwickelte mit Carl H. Brans eine nach ihnen benannte Skalar-Tensor-Theorie der Gravitation (Brans-Dicke-Theorie) als Alternative zur Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie (ART).

Unweit des Geschehens hörte der Kosmologe und Physiker Robert H. Dicke von der Princeton-Universität zufällig von den Schwierigkeiten der beiden Nachrichtentechniker und eilte daraufhin mit seinen Mitarbeitern ins nahe gelegene Holmdel zu der Forschungsabteilung von Bell Telephones, um Näheres über das geheimnisvolle Rauschen zu erfahren. Dicke hatte schon jahrelang vergeblich versucht, genau diese Art kosmischer Strahlung nachzuweisen. Es stellte sich heraus, dass es sich bei dem Rauschen, das Penzias und Wilson mit ihren Instrumenten auf der Wellenlänge 7,3 cm empfingen und was aus allen Richtungen gleichzeitig mit gleicher Stärke zu kommen schien, egal wie sie ihre Antennen auch drehten, um keine lästige Störung handelte, sondern um den Widerschein des gewaltigen Blitzes, auch „Ur-Knall“ oder „Big Bang“, nicht zu verwechseln mit dem "Big Ben", der Uhr am Londoner Tower-Turm, mit dem nach bisherigem Forschungsstand vor etwa 13 Mrd. Jahren das Weltall seinen Anfang genommen haben soll. (5)

Diese Mikrowellenstrahlung, die den gesamten Kosmos erfüllt, stellt das wichtigste Indiz für das bisherige Weltbild dar. Berechnungen zufolge wurde sie 400.000 Jahre nach dem Urknall emittiert und scheint erstaunlich gleichförmig. Je nachdem, in welcher Himmelsrichtung man diese Strahlung misst, schwankt ihr Wert um weniger als ein Zehntelpromille – ein gutes Anzeichen dafür, dass es im Prinzip überall gleich aussieht.

Auf solchen Beobachtungen und zahlreichen Berechnungen fußte bis zum Ende der 1990er Jahre das „Standardmodell“ der Kosmologie. Demnach besitzt das Universum eine ziemlich gleichförmige Masseverteilung, ist vor etwa 13,7 Milliarden Jahren im Urknall entstanden und strebt seither stetig auseinander. Lange Zeit dachten die Wissenschaftler, die gegenseitige Anziehung der Galaxien müsste diese Ausdehnung allmählich bremsen. Vor elf Jahren nahm diese Entstehungsgeschichte jedoch eine erstaunliche Wendung. 

Astronomen hatten weit entfernte Sternexplosionen anvisiert, die gleichsam als kosmische Zollstöcke gelten. Denn solche „Supernovae" besitzen – anders als Sterne oder Galaxien – ungefähr die gleiche Helligkeit. Die Messung ihrer Leuchtkraft von der Erde aus ermöglicht eine Abschätzung ihrer Entfernung. Und über die Rotverschiebung des Lichtes lässt sich zugleich ihre Geschwindigkeit bestimmen.

Die Daten der Supernovae liefern demnach ein Maß für die Expansionsgeschwindigkeit des Universums. Erstaunt entdeckten die Astronomen 1998, dass weit entfernte Explosionen schwächer leuchteten als erwartet: Offensichtlich verlangsamte sich die Ausdehnung des Weltalls nicht, sondern schien sich immer mehr zu beschleunigen. Warum geschah das aber so und nicht umgekehrt?

Die Vorstellung, wonach das Universum eine Art Antischwerkraft enthält, die man auch „Dunkle Energie" nennt, die die Galaxien immer weiter auseinander treibt, bietet eine mögliche Erklärung. Berechnungen zeigten, dass diese Dunkle Energie dabei sogar den Großteil (rund 70 Prozent) des gesamten Energie-Materie-Inhalts des Universums ausmachen müsste.

Damit fingen aber die Probleme an. Einerseits passte die Dunkle Energie hervorragend ins Gesamtbild. Andererseits gab es keine Erklärung über ihre Natur. „Der physikalische Ursprung der Dunklen Energie sei leider fast so problematisch wie das Problem, das sie löse“, sagt der Kosmologe George Ellis von der Universität Kapstadt vornehm. Die französische Kosmologin Marie-Noëlle Célérier spricht dagegen von einer glatten „Lüge“. Seit zehn Jahren suche man die Dunkle Energie, aber man finde sie weder im Labor noch im Universum. Auch das kürzlich gestartete Weltraumteleskop Wise soll mal wieder dabei helfen, das Rätsel der Dunklen Energie zu lösen. Célérier hält von solchen Versprechen gar nichts.

 

Bildquelle 7: Marie Noel Celerier arbeitet am Laboratoire de l'Univers et Theories (LUTH) des Pariser-Meudon Observatoriums. Sie beschäftigt sich besonders mit dem Studium des Einflusses von Uneinheitlichkeiten, die man im Universum an der Geometrie und Dynamik anhand von Modellen, die es beschreiben, beobachten kann. Ein weiteres Forschungsfeld ist die von ihrem Kollegen Laurent Nottale initiierte neue Skalentheorie.   Bildquelle 8: Schematische Darstellung der auch unser Sonnensystem beheimatenden Milchstraße auch Galaxie genannt. Das Band der Milchstraße erstreckt sich als unregelmäßig breiter, schwach milchig-heller Streifen über dem Himmelszelt. Bei den im Licht der H-α-Linie des Wasserstoffs rot leuchtenden Bereichen in den Spiralarmen handelt es sich um Sternentstehungsgebiete. Mithilfe des Spitzer Raumfernrohr der NASA entdeckten Wissenschaftler, dass die elegante spiralförmige Struktur der Milchstraße durch gerade zwei Arme beherrscht wird.

Die französische Kosmologin gehörte deshalb zu den Ersten, die unsere Milchstraße wieder an einen besonderen Ort im Universum setzten. Nachdem die Messungen von 1998 veröffentlicht worden waren, suchte sie nach einer alternativen Erklärung der Daten. Ihre Idee: Wir befinden uns im Zentrum einer ausgedünnten Sphäre im Kosmos (der Leere), die etwa halb so groß ist wie das sichtbare Universum.

Innerhalb dieser Sphäre gibt es nur ein Viertel so viel Materie (Staub, Sterne, Galaxien) wie im selben Raumvolumen außerhalb. Also ist hier auch die Gravitationskraft schwächer und unsere Region konnte sich schneller ausdehnen als andere. Deshalb erscheinen die Sternexplosionen weiter entfernt – optische Täuschung statt Dunkler Energie.

Der Mensch als Beobachter im Zentrum des Universums? Diese Konsequenz der Leere-Lehre löst schnell Unbehagen aus, erinnert sie doch an ein vormodernes Weltbild. Tatsächlich arbeitet Célérier daran, die zentrale Position der Milchstraße zu relativieren: Könnte nicht das unendliche Universum auch außerhalb unseres Horizonts von riesigen, materiearmen Löchern durchsetzt sein? Vom „Schweizer-Käse-Modell“ sprechen die Experten.

Auch der britische Astrophysiker Dr. Timothy Clifton von der Universität Oxford hängt dieser neuen Theorie an, nach der sich die heimatliche Galaxie, die Milchstraße, im Zentrum eines Leerraumes befindet. Danach bläst sich das Weltall nicht, wie es ganze Physikstudentengenrationen bildhaft lernten, wie ein normaler Luftballon auf, sondern wie ein billiges Exemplar, wo sich beim Aufblasen Beulen bilden und sich nur ein Teil ausdehnt und der Rest Zeit braucht, um aufzuholen. Folglich dehnt sich das Weltall also nicht, wie bisher angenommen, überall mit gleicher Geschwindigkeit aus, sondern ungleichmüßig. Einige Regionen expandieren schneller, andere langsamer. Dadurch entstehen riesige Leerräume mit wenigen, andere Räume mit vielen Sternen und Galaxien. Diese viel diskutierte neue Theorie könnte die Wissenschaft dem Rätsel der Antischwerkraft näher bringen, die das Universum auf geheimnisvolle Weise aufzublähen scheint.

 
Bildquelle 9: Abbildung des expandierenden Universums. Der Astrophysiker Dr. Timothy Clifton kann die Geschichte mit dem Luftballon nicht mehr hören. Als er zur Schule ging, erzählte sie der Physiklehrer, als er Physik studierte, erzählte sie der Professor. Da das Universum voll von schwarzen Löchern sein soll, weckt die Darstellung mindestens Assoziationen an ein solches.

  Bildquelle 10: Diese Deep-Field-Aufnahme des Hubble-Teleskops zeigt etwa 1500 verschiedene Galaxien in einem Himmelsausschnitt von nur 144 Bogensekunden Ausdehnung und illustriert so die Größe und Weite des Universums. Trotz der unendlich vielen und verschieden großen Lichtpunkte erkennt man unschwer die unterschiedliche Verteilung der Sterne und Sternenhaufen im Weltraum.

Eine solche Theorie ergäbe aber auch nach Cliften nur dann einen Sinn, wenn man wie Célérier die Position der Milchstraße und damit auch der Erde gegenüber anderen Regionen des Weltalls auszeichnen würde, was die Erde nicht, wie bisher angenommen, an einem durchschnittlichen Ort im Universum, sondern wieder an einen besonderen Ort rückte. Nach dem traditionellen Weltbild könnte man von jedem beliebigen Ort aus im Wesentlichen überall im All das gleiche sehen, wie von der Erde aus – Sterne, Galaxien und Galaxienhaufen, dazwischen leeren Weltraum. Die These, wonach es im Wesentlichen überall im Universum gleich aussieht, heißt in der Kosmologie das kopernikanische Prinzip. Der Gegenentwurf geht von einem sich unregelmäßig aufblähenden Ballon aus. Ihm zufolge bestehen im Weltall ganz unterschiedliche Bereiche, manche enthalten viele Sterne und Galaxien, andere sehr wenige. Astrophysiker sprechen schlicht von „The Void “, der Leere.

Das geschieht zu einer Zeit, wo der Bischof von Frombork (Frauenburg) in der Woiwodschaft Ermland-Masuren die Gebeine von Nikolaus Kopernikus hat ausgraben lassen, um sie im Frühjahr 2011 wieder mit Gedenktafel bestatten zu lassen, weil der große deutsche Astronom im Dienste der polnischen Krone in diesem „hintersten Winkel der Welt“ im Jahre 1543 die Menschheit aus dem Zentrum des Alls gerückt hat, was der damaligen Kirche überhaupt nicht gefallen hatte. In dem Moment also, wo die Kirche mit einigen Jahrhunderten Verspätung den berühmten Astronomen vom Ketzer zum Helden erheben will, entwerfen einige Kosmologen um Clifton ein Weltbild, das die kopernikanische Revolution in ihren Grundfesten zu erschüttern droht.Wenn neben den schon erwähnten Timothy Cliften, Marie-Noëlle Célérier, auch der südafrikanische Professor George Ellis Recht behalten, befände sich die Erde mit ihrem Sonnensystem wieder an einem zentralen Ort im All.

Steht also ein antikopernikanischer Paradigmenwechsel bevor? Jedenfalls werden die Thesen der Konterrevolutionäre ernsthaft diskutiert. Das kopernikanische Prinzip in allen Ehren, aber es sei im Grunde unbewiesen, sagt George Ellis. Er halte es zwar für „extrem unwahrscheinlich“, dass die Erde wirklich im Zentrum einer Leere sitze. „Aber warum sollte das Universum nicht unwahrscheinlich sein?“ Ähnlich argumentiert Timothy Clifton. Das neue Weltbild sei unästhetisch, aber es gehe ja nicht darum, ob wir es schön finden oder nicht. Trotzdem mag kaum ein Kosmologe die These von der Leere. Dieses Modell sei ein Biest, sagt Torsten Enßlin vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching: Es werde jedoch so schnell nicht totzukriegen sein.

 
Bildquelle 11: Dr. Torsten Enßlin arbeitet als Kosmologe und Astrophysiker und Projekt-Manager am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und forscht zugleich für das Planck-Analyse-Zentrum (MPAC). Er ist zugleich Autor für das Komitee der Astroteilchenphysik.   Bildquelle 12: Ein simuliertes Schwarzes Loch von 10 Sonnenmassen vor Milchstraßenhintergrund aus 600km Abstand (horizontaler Öffnungswinkel der Kamera: 90°) Die Milchstraße im Hintergrund erscheint durch die Raumzeitkrümmung verzerrt und doppelt.

Manche fürchten schon um lieb gewonnene Gewissheiten. Gäbe man das kopernikanische Prinzip auf, müsste man neu anfangen, warnt der Astronom Bruno Leibundgut von der Europäischen Südsternwarte in Garching, der 1998 die Zollstockmessungen mit vollführte. Physikstudenten, sagt Leibundgut, lernten von klein auf, dass das kopernikanische Prinzip ganz vernünftig sei. Ohne dieses lasse sich aus Einsteins Formeln nicht mehr die Geometrie der Raumzeit berechnen, bliebe das Universum als Ganzes ein vollkommenes Rätsel.

Zweifelsohne kennt aber auch das Standardmodell der Kosmologie seine Haken und Ösen. Ihm zufolge befindet sich unsere Milchstraße zwar an einem typischen Ort im Universum, aber keinesfalls in einer typischen Zeit. Denn Sterne, Planeten und Leben können nur zum jetzigen Zeitpunkt (plus/minus ein paar Milliarden Jahre) bestehen. In Billionen Jahren werden vermutlich die Sterne unserer Milchstraße nur noch als ausgebrannte Materieklumpen oder Schwarze Löcher durch den Weltraum geistern. Andere Galaxien geraten dann außer Sichtweite, weil die Dunkle Energie den Raum enorm dehnt. Astronomen verlören dann ihren Broterwerb.

Wer gegenwärtig Himmelsforschung betreibt, gehört also zu den Glücklichen und kann sich an die Arbeit machen. Ob Menschen wirklich einen Logenplatz im Universum einnehmen, soll nun neueste Satellitentechnik ermitteln. Einige Astronomen wollen schon Anzeichen für die große Leere in Form driftender Galaxienhaufen ausgemacht haben, die sich alle in die gleiche Richtung zu bewegen scheinen, als würden sie von einer Materie am Rand des sichtbaren Weltalls angezogen. Diese Beobachtungen werden aber nicht allgemein anerkannt.

Einfacher scheint es, die Verteilung der Galaxien im Universum kurzerhand nachzumessen. Dieser Aufgabe dient die Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in New Mexico, eine Art Volkszählung der Sterne. Anfang Dezember veröffentlichte Torsten Enßlin mit einigen Kollegen die bislang größte dreidimensionale Landkarte des Universums, basierend auf den SDSS-Aufnahmen von 463.000 Galaxien. Die Karte reicht 2,1 Milliarden Jahre tief ins All – und enthält keine Hinweise auf eine ausgedünnte Region. Allerdings soll die kosmische Leere ja auch eher zehn bis zwanzig Milliarden Lichtjahre durchmessen. Bis die Karte so weit reicht, werden nach heutigem Tempo noch ein paar Jahrzehnte verstreichen. So lange kann der Streit um ein postkopernikanisches Weltbild nicht warten.

Enßlin denkt nun darüber nach, ob man mit dem im Mai gestarteten Planck-Satelliten der Esa schneller zum Ziel käme. Der vermisst das Echo des Urknalls, die Mikrowellenstrahlung. Ein Teil davon wird von fernen kosmischen Gaswolken reflektiert. Gäbe es die Leere tatsächlich, wären die Frequenzen des reflektierten Lichts leicht verschoben. Wenn Planck diese schwachen Signale in ein paar Jahren empfinge, wäre das zwar noch kein Foto von weit draußen, aber immerhin eine Art schwacher Widerschein in einem fernen Spiegel.

Der Frauenburger Nikolaus Kopernikus veröffentlichte sein Werk kurz vor seinem Tode. Danach vergingen 100 Jahre bis begnadete Astronomen wie Tycho Brahe, Galileo Galilei und Johannes Kepler die kopernikanische Revolution vollendet hatten. Mit der Lehre von der Leere könnte es schneller gehen. (6)

Die Lehre von der Weltentstehung bekam vermutlich am 30. März 2010 einen kräftigen Schub. An diesem Tag erlebte die Menschheit möglicherweise einen Höhepunkt menschlichen Schöpfergeistes durch die Simulation einer beinahe Weltentstehung. Im Teilchenbeschleuniger unterm Genfer See namens Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire (CERN) kollidierten an diesem Tag mit 9,9999991 Prozent Lichtgeschwindigkeit Protonenbündel mit einer Energie von jeweils 3,5 Billionen Elektronenvolt. Die Wochenzeitung „DIE ZEIT“ kommentierte diese Sternstunde physikalischer Offenbarung am 8. April 2010 auf der Seite 60 mit den Worten: „Die Frage lautet nicht mehr: Was tat Gott zuerst? Sondern nur noch: Welche Rolle spielte dabei die Antimaterie?“

(1) Den Bildern von Sascha Gepner nachgestaltet aus: Yves Coppens Der Ursprung des Menschen. Mailand 2008, S. 9 u. 11
(2) Thomas Mann, Der Zauberberg. Frankfurt am Main 2004. Fischer Taschenbuch, S. 391
(3) Hoimer von Ditfurth "Im Anfang war der Wasserstoff". München 2007, S. 25
(4) Die Entdeckung der Schwarzen Löcher eröffnete völlig neue Dimensionen bei der Frage nach dem Entstehen und der Beschaffenheit unseres Universums. Ein Stern wird zu einem Schwarzen Loch, wenn seine Masse nach seinem Tod eine bestimmte Menge übersteigt. Sonst wird er zu einem Weißen Zwerg oder zu einem Neutronenstern. Die Masse, die mindestens notwendig ist, damit ein Stern zu einem Schwarzen Loch wird, bezeichnet man als Massenobergrenze, denn sie entspricht der größten Masse eines toten Sterns, der kein Schwarzes Loch ist. Ihr exakter Wert ließ sich bisher nicht genau ermitteln, doch er liegt irgendwo zwischen anderthalb und vier Sonnenmassen. Bevor jedoch ein massiver Stern sich soweit zusammenziehen kann, dass er zu einem Schwarzen Loch mutiert, explodiert er. Die Kraft dieser Explosion schleudert den größten Teil der Sternenmasse in die Galaxie. Den verbleibenden Teil bezeichnet man als Überrest. Nur wenn dieser Überrest schwerer als die Massenobergrenze ist, kann er zu einem Schwarzen Loch werden. Vgl.: Lee Smolin, Warum gibt es die Welt? München 2002, S. 137
(5) Paul Davis, Die Unsterblichkeit der Zeit. Die moderne Physik zwischen Rationalität und Gott. München 1995, S. 182, vgl. auch: Hoimar v. Dittfurth, Am Anfang war der Wasserstoff, Hamburg 1992 S. 20/21
(6) Vgl.: Tobias Hürter, Logenplatz im Weltall. in: Zeit Online 20.12.2009
Bildquelle 1: http://de.wikipedia.org/wiki/Aristoteles / Urheber The Yorck Project: 10.000 Meisterwerke der Malerei. DVD-ROM, 2002. ISBN 3936122202 . Distributed by DIRECTMEDIA Publishing GmbH / GNU Free Documentation License
Bildquelle 2: http://de.wikipedia.org/wiki/Nikolaus_Kopernikus / Urheber Uni Mannheim Mateo (Mannheimer Texte Online); Source [1] ; Image: [2] / Lizenz gemeinfrei
Bildquelle 3: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Vasco-da-gama-2.jpg&filetimestamp=20070817180248 / Urheber: Gregório Lopes / Lizenz gemeinfrei
Bildquelle 4: http://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein / Lizenz gemeinfrei
Bildquelle 5: http://de.wikipedia.org/wiki/Robert_Woodrow_Wilson / Lizenz öffentliche Dmain
Bildquelle 6: http://en.wikipedia.org/wiki/Bell_Labs_Holmdel_Complex / Urheber: M. Bisanz / Lizenz CC-BY-SA 3.0
Bildquelle 7: http://luth2.obspm.fr/minisite.php?nom=CELERIER
Bildquelle 8: http://de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe / NASA/JPL-Caltech/R. Hurt / Lizenz gemeinfrei
Bildquelle 9 http://www.nasa.gov/images/content/56200main_dark_expansion-lg.jpg
Bildquelle 10: http://hubblesite.org/newscenter/archive/1996/01/image/a http://de.wikipedia.org/wiki/Struktur_des_Kosmos / Urheber: R. Williams (STScI), the Hubble Deep Field Team and NASA / Lizenz gemeinfrei
Bildquelle 11: http://www.mpa-garching.mpg.de/~ensslin/
Bildquelle 12: http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch / Urheber: Ute Kraus, Axel Mellinger / Lizenz CC-BY-SA 2.0 u. CC-BY-SA 2.5 (US-amerikanisch)

Rudolf Reddig

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