Der Raum so weit, so groß die Welt. Christian Hermenau

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СКАЧАТЬ und großen Massenansammlungen, aber das in gleicher Weise im ganzen Universum. Und noch etwas fällt auf. Beim Blick ins Weltall, ganz gleich in welche Richtung wir sehen, scheint es, als wären wir immer der Mittelpunkt der Welt, so als hätte der Urknall genau bei uns angefangen, als wären wir der Nabel von Allem, ganz wie es schon das aristotelische Weltbild behauptet hatte.

      Die maximale Geschwindigkeit mit der sich etwas ausbreiten kann ist die Lichtgeschwindigkeit. Folglich vergeht immer Zeit, bis das Licht der fernen Objekte am Firmament bei uns ankommt. Da alle Sterne die wir sehen weit weg sind, ist das was wir sehen immer aus der Vergangenheit; je weiter weg, desto älter. Erstaunlich ist, wie weit wir mit unseren Teleskopen sehen können. Das Universum muss also überwiegend extrem leer sein. Erst Menschen des 20. Jahrhunderts waren mental so weit, dass sie sich auf solch gewaltige Massen und Räume einlassen konnten. Die Fülle an Sternen, nur einer einzelnen großen Spiralgalaxie, ist immens, doch ist das Universum angefüllt mit hunderten von Milliarden solcher Galaxien. Gleichzeitig, und das hört sich fast widersprüchlich an, ist das was wir am meisten im Universum finden, die Leere, der materielose freie Raum. Sterne und Galaxien konzentrieren sich auf bestimmte Bereiche. Dazwischen ist nichts, eine endlose Leere, so leer, dass selbst entferntestes Licht noch zu uns gelangt, ohne von irgendwelchem Staub oder Partikeln dazwischen verschluckt zu werden. Wenn wir uns das Licht von Himmelskörpern ansehen, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, so ist das was wir sehen auch vor Milliarden von Jahren passiert, eben weil das Licht so lange unterwegs war. Und doch bleibt gerade bei so großen Entfernungen die Frage, ist das was wir zum Beispiel in 13,7 Mrd. Jahren Entfernung anschauen, der Rand unseres Universums, wie man intuitiv glaubt, wenn man von einer großen Weltenkugel ausgeht oder ist es ein winzig kleines Universum, fast nur ein Punkt, in den man hineinsieht. Denn das wäre der Fall, wenn das Universum in einem Urknall begann und wir in der Zeit rückwärts sehen.

      Öffnet sich der Blickwinkel nach außen oder verkrümmt sich der Raum in der Ferne tatsächlich zu etwas Kleinem?

      Diese verwirrende Vorstellung, die Idee, dass wir in der größten Entfernung auf einen Punkt sehen, ist schon viel schwieriger nachzuvollziehen. Die meisten Menschen denken nach wie vor, in der vertrauten Reihenfolge, von innen nach außen. Sehen wir in die Tiefe des Weltraums, dann ist das Licht alt, aber es kommt vom Rand her, von den entfernten äußeren Bereichen zu uns ins Innere und nicht vom Anfang des Weltalls, nicht von einem noch ganz jungen Universums. Das wäre ja so als könnten wir in genügend großer Entfernung eine Erde finden, bei der das Leben erst beginnt.

      Ist das Universum damit eine Zeitmaschine?

      Nach der Urknallhypothese schon. Danach müssen wir das genau annehmen. Und nach Einsteins Feldgleichungen ist das eine der möglichen Konsequenzen, wenn der Raum etwas ist, das sich dehnen und stauchen lässt oder die Zeit eine eigene Dimension darstellt.

      Die Urknalltheorie, wie sie heute favorisiert wird, ist dabei nur eine von vielen möglichen Lösungen der einsteinschen Gleichungen. Einsteins Feldgleichungen verknüpft eine verallgemeinerte, geometrische Idee über den Raum der Mathematik, mit der Energiedichte und dem Impuls unserer physikalischen Welt. Sie beschreibt das Zusammenspiel von Raum und Materie oder allgemeiner von Raum und Zeit auf der einen Seite und Impuls und Energie auf der anderen. Raum und Zeit, Impuls und Energie, also den Grundgrößen der Physik. Damit ist die allgemeine Relativitätstheorie eine Übertheorie. Etwas, das über allem steht und stets mit erfüllt sein muss.

      Newtons Gravitationstheorie bezieht sich nur auf das Wechselspiel von Massen. Es ist wegen seiner Einfachheit sehr robust und wird für alle normalen Probleme weiter verwendet.

      Dabei sollte man nicht den Irrtum verfallen, zu glauben, dass sich mit einem einfachen Grundgesetz auch alles einfach berechnen lässt. Hat man nur drei Himmelskörper und wirkt auf sie nur das Gravitationsgesetz nach Newton, dann ist es mathematisch schon nicht mehr möglich, den Bahnverlauf exakt analytisch vorherzusagen. Schon Nicolaus Copernicus und Johannes Kepler erkannten die Schwierigkeiten der Berechnungen und selbst bedeutende Mathematiker wie Euler, Lagrange oder Poincare´ bissen sich daran die Zähne aus. Es ist kaum zu glauben, aber trotz dieses einfachen Grundgesetzes der Gravitation, ist die Bewegung schon von nur drei Körpern im Allgemeinen chaotisch und kann auch heute nur in Näherungsverfahren gelöst werden. Da wundert es einen, wie unser Sonnensystem mit ihren ehemals neun Planeten und der Sonne, über einen so langen Zeitraum stabil bleiben konnte.

      Isaak Newton ging noch davon aus, dass sich die Kräfte unmittelbar übertragen. Instantan, also augenblicklich ist die Kraft da. Für ihn hatten der Raum und die Zeit noch etwas Absolutes. Im ganzen Universum gibt es nur eine Zeit und nur eine Raumgröße, eine Länge die sich nicht ändert, genauso wie die meisten es intuitiv annehmen. Denn so deckt sich unsere Vorstellung mit der Alltagserfahrung. Zeit fließt, unabhängig davon, ob wir subjektiv etwas als schnell oder langsam erleben und auch Entfernungen lassen sich nicht durch irgendwelche geheimnisvollen Kräfte, durch etwas Magisches verändern. Raum und Zeit stehen da, als die Säulen des Beständigen. Entsprechend groß war die Erschütterung, dass dies keinesfalls, in jeder Situation, der Fall sein muss und die Menschen, auch die Physiker, haben lange dafür gebraucht sich darauf einzulassen, dass Zeit unter bestimmten Bedingungen nicht so gleichmäßig vergeht, wie wir das annehmen. Die Vorstellung von einer kontinuierlich fließenden Zeit ist das, womit jeder Mensch zunächst einmal groß wird. Doch die Welt der Längen und der Uhren ist auch weiterhin so lange in Ordnung, wie wir uns mit Geschwindigkeiten bewegen die vertraut sind, die zu unserer komplexen, irdischen Welt gehören. Sie gilt auch für große Massen, wie Himmelskörper oder Planeten, solange sie sich mit normalen Geschwindigkeiten bewegen. Sie stimmt nur noch halb, wenn wir es mit großen Geschwindigkeiten zu tun haben. Aber die Logik der vertrauten Welt verändert sich vollends, wenn wir in den Grenzbereich zur Lichtgeschwindigkeit kommen. Das ist aber nur bei Extremobjekten im Weltraum oder auf der Erde bei Teilchenexperimenten, die knapp unterhalb der Lichtgeschwindigkeiten abgehen und bei Präzisionsmessungen mit extrem genauen Atomuhren, der Fall. Zählt man in einer Cäsiumatomuhr die Zustandswechsel der Atome und berechnet daraus die Weltzeit, dann hat man eine Präzision die von den Urbausteinen selber stammt. Bei solch einer Präzision stellt sich heraus, dass jede noch so kleine Bewegung die Zeit ändert und Längen nicht gleich Längen sind. Jede Bewegung verändert unsere Raum- und unsere Zeitkoordinaten und jeder Körper tut dies, allein weil er eine Masse hat. Der Grund warum wir nichts davon mitbekommen ist zum einen, dass diese Zeitverschiebungen viel zu klein und zum anderen, dass unsere Beobachtungen im Alltag viel zu grob sind, wenn wir uns in makroskopischen Größenordnungen bewegen. Doch versuchen wir Aussagen über das Ganze zu machen, über alle Massen, Bewegungen, Energien und über den ganzen Raum und der Zeit, dann muss man von den

      einsteinschen Gleichungen ausgehen, die als einzige Theorie die Raum-Zeit-Krümmung durch Massen und Energien mit berücksichtigt. Dann ergeben sich auch Lösungen, dieser hoffentlich allgemein gültigen Gleichungen, die das Ganze als Punktanfang zulassen oder zumindest einen Zustand bei dem sich auch der Raum selber dehnen und stauchen kann.

      In der allgemeinen Relativitätstheorie wurden die Grundgrößen, das Fundament auf dem alles aufgebaut ist, dem Raum und der Zeit, die bisher absolut und beständig immer da waren, erschüttert. Doch war dies nicht das erste Mal, dass unsere Vorstellungen korrigiert werden mussten. Galilei stürzte Archimedes vom Sockel, als er die Sonne ins Zentrum rückte oder Newton als er die Himmelsmechanik der Massen erkannte. Doch auch die Kenntnis, durch die modernen Teleskope, von der unvorstellbaren Größe des Weltalls und ihrer Anzahl an Sonnen, erschütterte unsere geborgene, übersichtliche Vorstellung der Dimensionen. Heute, durch die Revolution der Computer und Netzwerke, stehen wir den rasanten Veränderungen, in immer kürzeren Zeitspannen, recht gelassen gegenüber. Ja wir warten schon fast wieder auf den neusten Hype. Inzwischen sind wir bald gottesgläubig, was das Machbare in der Technik angeht und verlieren beinahe den Boden unter den Füßen.

      Seit Albert Einstein seine verallgemeinerte Relativitätstheorie veröffentlichte, müssen auch Raum und Zeit erst erschaffen werden. Es sind auf einmal Größen, die man verändern, mit denen man arbeiten СКАЧАТЬ