Wir schrumpfen!

Als Expansion des Universums wird die von Beobachtungen abgeleitete Zunahme der räumlichen Ausdehnung des Universums bezeichnet. Diese wird über die stete Zunahme der Entfernung weit voneinander entfernter Objekte im Raum definiert. Nachdem sich, gemäß der Urknall-Theorie, die Expansion des Universums in den ersten Milliarden Jahren seiner Existenz (nach der Inflation kurz nach seiner Entstehung) verlangsamt hat, nimmt die Ausdehnungsrate seither zu. Die Erklärung dieser beobachteten beschleunigten Expansion ist Gegenstand aktueller Forschung und hat zum Konzept der Dunklen Energie geführt

Als Dunkle Energie wird in der Kosmologie eine hypothetische Form der Energie bezeichnet. Die Dunkle Energie wurde als eine Verallgemeinerung der kosmologischen Konstanten eingeführt, um die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums zu erklären. Der Begriff wurde 1998 von Michael S. Turner geprägt.

Die physikalische Interpretation der Dunklen Energie ist weitgehend ungeklärt und ihre Existenz ist experimentell nicht nachgewiesen. Die gängigsten Modelle bringen sie mit Vakuumfluktuationen in Verbindung, es wird aber auch eine Reihe weiterer Modelle diskutiert. Die physikalischen Eigenschaften der Dunklen Energie lassen sich durch großräumige Kartierung der Strukturen im Universum, beispielsweise die Verteilung von Galaxien und Galaxienhaufen, untersuchen; entsprechende astronomische Großprojekte befinden sich in Vorbereitung.

Während die vorherrschende Meinung in der Physik lange Zeit war, dass der Wert der kosmologischen Konstante null sei, kommen jüngste Beobachtungen zu einem sehr kleinen, positiven Wert. Die kosmologische Konstante wird heute nicht mehr als Parameter der allgemeinen Relativitätstheorie (wie von Einstein eingeführt) interpretiert, sondern als die zeitlich konstante Energiedichte des Vakuums.

Soweit der aktuelle Stand der Theorie, nachzulesen bei Wikipedia.

Stand der Forschung ist ebenso, dass die beobachtete Inflation keinen Mittelpunkt, der Urknall somit keinen Bezugspunkt in unserem Universum aufweist. Weiterhin ist aufgrund des Kein-Rand-Theorems deutlich geworden, dass aus der Sicht eines im Universum befindlichen Beobachters das Universum zwar unbegrenzt ist, jedoch keineswegs unendlich.

Nun zu einer, aus meiner Sicht wesentlich eleganteren Theorie, die o. a. Beobachtung einer räumlichen Ausdehnung zu erklären:

Das Universum als solches ist stabil, es dehnt sich nicht aus. Seine 'Größe' - unter Beachtung des Kein-Rand-Theorems - ist fix. Und das war sie auch zum Zeitpunkt des 'Entstehens' unseres Universums.

Die wahrgenommene (gemessene) Zunahme der Entfernung von Objekten zueinander beruht auf der Schrumpfung der Materie-Objekte im Universum. Das was NICHT ist (der leere Raum) KANN sich nicht dehnen - und braucht es auch nicht. Er kann sich nach Einstein aufgrund der Gravitation der Masse verzerren, aber die beoabachtete Ausdehnung beruht einfach darauf, dass sich der Zustand der Materie im inneren des Universums verändert. Sie schrumpft um den Einstein-Faktor der Kosmologischen Konstante. Ergebnis ist die Wahrnehmung einer Erhöhung der räumlichen 'Ausdehnung' - einer Erhöhung der Wegstrecke zwischen zwei Punkten also (die sich graviationstechnisch nicht wesentlich beeinflussen).

Nicht dass ich erklären könnte, was die Schrumpfung auslöst.

Genauso kann zurzeit niemand (hallo Herr Prof. Hawking) die Ausdehnung erklären.

Der gewaltige Unterschied dieses Ansatzes ist jedoch, dass - zurückgerechnet zum Big Bang - niemals alle Materie in einem Punkt gesammelt vorgelegen haben muss 'zusammengequetscht im Punkt einer Stecknadel'. Zum Zeitpunkt des 'Urknalls' hat einfach die vorhandene Materie - von der wir ja eine Menge noch nicht gefunden haben - das Universum AUSGEFÜLLT. Mit dem 'Beginn' der Schrumpfung wird sich der energetische Zustand in einer Weise verändert haben, der nach diesem eleganten Ansatz zu völlig anderen Aussagen führen kann.

Es ist nicht die Vorstellung einer Explosion von einem Punkt aus, sondern die Vorstellung einer vollständig gefüllten Blase, bei der mit jedem Moment etwas mehr Platz für die Bewegungsenergie der Moleküle bleibt. Am Ende einer solchen Entwicklung steht ein aus der Sicht 'von innen' (fast) unendlich großes Universum, das immer leerer und leerer zu werden scheint. E=mc² gilt zu jedem Zeitpunkt. Die kosmologische Konstante beschreibt einfach den 'Verkleinerungsfaktor' innerhalb der Blase.

Eine Sicht 'von außen' ist nicht definiert, aber wäre wie folgt anschaulich:

Statt eines aufgeblasenen Ballons, bei dem unser Universum auf der Oberfläche dieses Ballons aufgeblasen wird (von innen kein Rand und kein Zentrum!) und sich ausdehnt..

.. wird nun angenommen dass sich unser Universum (Blase, Ballon) NICHT verändert, die Größe aus der Sicht der 5. Dimension ist stabil auf der Zeitachse (Dimension 4), sofern man diese so definieren will. Nur das was IST - das im Inneren, die Materie, die Energie, auch die dunkle und die dunkelgrauen und schwarzen Löcher - also die Summe dessen was nicht nichts ist, schrumpft bzw. verkleinert sich.

Von innerhalb des Universums kann aber eine solche Schrumpfung nicht wahrgenommen werden, da ja ALLES schrumpft, was wahrnehmbar ist. Wahrgenommen wird, dass der Abstand zwischen weitentfernten Dingen zunimmt.

Die Materie füllt den zur Verfügung stehenden Raum mit jedem Moment ein wenig weniger aus.

Und jetzt müssen die Mathematiker wieder ran, um die daraus folgenden Schlüsse nachzurechnen.

Prof. Hawking, lassen Sie ihren Computer heisslaufen. Unter der Annahme dass unser Universum entgegen allen Annahmen eine Konstante ist, was ergibt sich daraus für das ganze Zeug darin?

18.05.2016 © Arno Nell

#ExpansionvsSchrumpfung