Astronomie De Big Bang – an duerno?

Eigentlech war Big Bang jo als Witz gemengt: d'Theorie huet sou lächerlech geklongen, datt de Fred Hoyle se just als "Décke Knuppert" ofgedinn hat. Zënterhier awer huet se sech gutt gehalen, och wann se am Laf vun de Joerzéngten ëmmer erëm huet missen ergänzt a korrigéiert ginn.

Einstein
Dem Einstein seng Equatioun huet den Universum als statesch an onverännerlech beschriwwen

“ Dat eenzegt dat nach bleift ass di bekannte Miessunge méi a méi genau nozemaachen”, sou dem Kelvin seng Ausso.  Dëse Saz sollt natierlech net laang wouer bleiwen: bannent 20 Joer sollt d'Physik mat der Relatitivéitstheorie vum Einstein a mat den Entdeckungen iwwert d'Quantewelt komplett op de Kapp gestallt ginn.

Eent vun de Resultater vun dëser Revolutioun an der Physik war d'Méiglechkeet no Erklärunge fir den Origine vum Universum ze sichen. Bis an d'19. Jorhonnert era war d'Astronomie nämlech nach eng relativ vague Wëssenschaft: d'Bewegunge vun de Planéiten an de Mounden war zwar schonns säit der Renaissance gutt verstan, mee einfach nëmmen d'Distanzen ze bestëmmen, virun allem Distanze baussent eisem Sonnesystem, war laang net méiglech.

Eis Distanz zu de Stären

1838 konnt de Friedrich Bessel eng éischte Kéier eis Distanz zu engem Stär mat eenegermoosse grousser Genauegkeet ze bestëmmen. A réischt mat der Entwécklung vun der Spektroskopie, och am 19. Joerhonnert, gouf et méiglech fir d'Luucht vu verschiddene Stären ze vergläichen an eppes iwwert hier Temperaturen a Gréissten erauszefannen.

Verschiddener, sou huet sech erausgestallt, ware méi al wéi eis Sonn, anerer ware méi jonk, mol waren se méi grouss mol méi kleng. Et huet alles zimlech ausgeglach ausgesinn, homogen verdeelt a virun allem konstant. Ma dëst Bild vum Universum sollt Ufanks vum 20. Jorhonnert ferm gestéiert ginn.

Ugefaang huet et mat dem Einstein senger allgemenger Relatitivéitstheorie. D'Häerzstéck vun dëser Beschreiwung vun der Welt ass nämlech eng Equatioun déi mathematesch beschreift wéi d'Raumzäit (well Raum an Zäit sinn an dësem Weltbild onléisbar verbonn) sech ronderëm Masse verformt. Des Equatioun huet eigentlech den Universum sou beschriwwen, wéi en zum Einstein senger Zäit gesi gouf: statesch an onverännerlech.

D’Konsequenze vun der Relatitivéitstheorie

Dës Vue vun der Welt sollt awer net méi laang unhalen. Mathematiker nämlech séier erausfonnt, dass des Equatioun och aner, an eventuell ganz onerwaart, Léisungen zouloossen.

Zum selwechte Moment war awer och d'Bild vum Universum duerch nei Observatioune vun Astronomen am Gang ze evoluéieren. 1912 war et dem Amerikaner Vesto Slipher eng éischte Kéier gelongen, ze moossen, dass d'Luucht vun anere Galaxien, wann se bei eis ukënnt, an de roudelzege Beräich geréckelt ass.

Dëst ass en ähnlechen Effekt wéi den Dopplereffekt vum Toun: d'Siren vun enger Ambulanz oder de Klaxon vun engem Auto kléngt méi héich wann se op eis duer kënnt, wéi wann se vun eis fort fiert.

Bei der Luucht passéiert eppes ähnleches: d'Wellelängt vun der Luucht ass méi laang wann d'Liichtquell sech vun eis fortbeweegt. Vun all de Faarwen huet awer rout di gréisste Wellelängt, sou dass dëst als eng “Roudverschiebung” bezeechent gëtt.

D’Hubblegesetz: d’Universum ass vill méi grouss

De Vesto Slipher konnt also weisen, dass sech d'Galaxie vun eis ewech bewegen. A wéi den Edwin Hubble des Resultater du benotze konnt, fir en Zesummenhang tëscht dëser geännerter Wellelängt an der Distanz zur Äerd opzestellen, du war näischt méi wéi virdrun. D'Regel déi no him als Hubblegesetz bekannt ginn ass, stellt en einfache linearen Zesummenhang op: wat dee “Routdécalage” méi grouss gëtt, wat och d'Distanz am selwechte Rapport wiisst.

Net nëmmen huet sech elo erausgestallt, dass den Universum vill méi grouss war, wéi bis dohin ugeholl gi war, ma schnell koum och d'Iddi, dass een des Rechemethod misst ëmdréie kënnen. Wann ee weess wéi wäit verschidden Himmelskierper ausenee sinn a wéi schnell se sech ausernee bewegen, da kann ee jo och zeréckrechnen a rausfanne wéini dass se dann all zesumme gewiescht si mussen.

Den Einstein net frou iwwer d’Interpretatioune vu senger Theorie

An den 20er Joer vum läschte Jorhonnert schonn haten de russesche Fuerscher Gregoryi Gamov an de Belsche Paschtouer Georges Lemaître onofhängeg vuneneen dem Einstein seng Equatiounen analyséiert an erausfonnt dass och en Universum, dee sech vergréissert, méiglech wär.

Den Einstein selwer war net frou iwwert des Interpretatioun vu senger Theorie, an en huet seng Equatioun dunn och iwwerschafft an en Terme agebaut, deen des Expansioun verhënnere sollt. Des "kosmologesch Konstant" huet en zwar herno selwer als di "gréisste Kaalwerei" vu sengem Liewe bezeechent an och rëm erausgeholl, ma mëttlerweil ass se schonns rëm – anescht interpretéiert zwar – an d'Theorie zeréckgesat ginn.

Ma net nëmmen den Einstein war skeptesch, quasi bei der ganzer wëssenschaftlecher Communautéit war de Widderstand grouss. Net nëmmen hunn des Iddië ganz staark no enger reliéiser Creatioun geschmaacht, ma virun allem och hunn sech Problemer bei den Detailer vun dëser Interpretatioun gestallt.

E Problem ass e Problem

Dem Einstein seng Gläichunge soen nämlech, dass de Raum an d'Zäit enk matenee verbonne sinn. De Raum an deem den Universum sech ausgebreet huet, an d'Zäit déi dëst gebraucht huet, sinn also mateneen entstan. Dësen Zoustand, an deem all d'Matière an all d'Energie just bis op e Punkt zesummegezu war, gëtt eng Singularitéit genannt, an a sou engem Zoustand ass eng wierklech mathematesch Beschreiwung vun de Virgäng net méi méiglech.

Dobäi betrëfft dëse Problem eigentlech just e ganz kuerze Brochdeel vun enger Sekonn – mee e Problem ass nu mol e Problem.

D'Theorie selwer geet op de Gamov zréck: Dem Einstein säi bekannte Prinzip E=mc2 seet, dass Energie a Matière eigentlech dat selwecht sinn an aneneen ëmgewandelt kënne ginn. Aus der Energie vum Ufank sinn deemno schnell Elementardeelercher ginn. A wat den Ufanksuniversum sech méi ausgedehnt huet, wat en och méi ofgekillt ass, soudass ech aus dësen Deelercher Atomkären, Atomer a Moleküller forméiere konnten.

D'Detailer vun den Deelercher selwer sinn zwar an de läschte Jorhonnerte verfäinert an iwwerschafft ginn, ma am grousse Ganzen huet sech des Erklärung bewäert. Trotzdem: d'Beschreiwung geet eben net bis un de wierklechen Ufank.

Op der Sich nom wierklechen Ufank

Am beschte Fall ginn des Erklärungen haut bis op 10-35 Sekonnen zréck, also bis 0, - an da komme 34 Nulle – 1 Sekonn nom Urknall; eng onvirstellbar kuerz Zäit. Dat klengt jo dann, wéi wann et eigentlech kee Problem wär. Ma eng Theorie iwwert den Ufank, déi net bis un den Ufank zréckgeet kann natierlech net zefriddestellen.

Also geet d'Aarbecht weider. Lues a lues stéisst d'Physik hei op quasi philosophesch Problemer: als Wëssenschaft huet se nämlech ëmmer aus dem Zesummespill vun Experiment an Theorie funktionéiert. Mol gouf an der Praxis eppes festgestallt fir dat duerno eng Erklärung gesicht gouf; mol huet d'Theorie eppes virausgesot dat dunn an Experimenter iwwerpréift gouf.

Beim Urknall ass awer sou eng experimentell Iwwerpréiwung kaum oder guer net méi méiglech. An Fuerschungszentre wéi dem CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) ass et zwar Méiglech den Zerfall vun den Elementardeelercher ze kontrolléieren, ma déi extrem Energiezoustänn vum Ufank vum Universum kënnen natierlech net am Labo widderholl ginn.

Eisen Universum – ee vu villen?

An dat betrëfft nach just den Ufank. Derbäi kommen eng Rëtsch Theorien doriwwer, dass eisen Universum vläicht just ee vu villen ass, dass et parallel Universume gëtt, "Multiversen", déi eisem zwar gläiche ma eben nëmme gläichen an net tsälwecht sinn. Och stellt sech d'Fro, ob et virum Big Bang net eventuell schonns en Universum gi war: eise wär da vläicht just een aus enger ganzer Kette vun Universum, déi entstoe géifen, duerno a sech zesummenzefale wat da rëm zu engem neie Big Bang féiere kinnt.

Di spekulativ Theorien heefen sech, ma net jidder Fuerscher ass frou mat dëse Proposen. D'Fro ob eng reng op enger mathematescher Theorie baséiert Erklärung nach Wëssenschaft am klassesche Sënn stellt sech méi a méi.

Op alle Fall ass wuel dem Lord Kelvin säi Saz, dass et an der Physik keng Froe méi ze beäntwere gëtt, definitiv widderluecht. Wahrscheinlech hätt een des Ausso awer souwisou vun Ufank un mat Virsiicht sollen huelen, schliisslech huet de Kelvin och virausgesot, Fluchmaschinnen, déi méi schwéier si wéi Loft, wäre physikalesch onméiglech!

 

Net verpassen

Dossieren

  • Klimakonferenz zu Glasgow

    Déi gréissten Weltklimakonferenz zanter Paräis fënnt tëscht dem 31. Oktober an 12. November zu Glasgow statt. Fir eis op der Plaz ass eise Korrespondent Philip Crowther.

  • Verfassungsreform

    D'Verfassung vun 1868 soll duerch eng nei Verfassung ersat ginn. 2009 gouf dëse Reformprozess formell lancéiert an nach ass d'Aarbecht net ofgeschloss. Et ass nach e Referendum iwwer den neien Text geplangt.

Iwwert eis

De radio 100,7 ass deen eenzegen ëffentlech-rechtleche Radio zu Lëtzebuerg. E proposéiert Programmer op Lëtzebuergesch mat engem Fokus op Informatioun, Kultur, Divertissement a mat Akzent op d’klassesch Musek.

Weider liesen