Die Entstehung des Universums

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Im Fokus
380.000 Jahre: bisher früheste
Bilder vom Weltall – die
sogenannte Hintergrundstrahlung,
1964 entdeckt. Die Bilder „zeigen“
die Verhältnisse von damals.
Zu dem Zeitpunkt umfasste das
Universum etwa ein Tausendstel
seiner jetzigen Größe.
Die Entstehung
des Universums
Antiquarks
Zeitnullpunkt
0 bis 10-43 10-34 10-32
Sek. Sek. Sek.
Temperatur
1027 °C
6 | SONNTAG | 22. NOVEMBER 2015
Rund 400
Millionen Jahre:
Erste Sterne
und Galaxien
entstehen
Große Vernichtung: Entstehung von
Protonen und Neutronen aus je drei Quarks
sowie Auftauchen freier Elektronen.
Im großen Vernichtungskampf Materie
(Nukleonen aus Protonen und Neutronen)
gegen Antimaterie siegt die Materie durch
geringen Teilchenüberschuss
1
Sekunde
Zeit
Schematische Darstellung
Kernsynthese
Bildung von
Wasserstoff- und
Heliumatomkernen
durch den
Zusammenschluss
von Protonen und
Neutronen
3
Minuten
108 °C
Atomkerne und Elektronen
schließen sich zu
vollständigen Atomen
zusammen, nachdem das
Universum auf ca. 3000 °C
abgekühlt ist
1 Milliarde
Jahre
10.000 °C
–200 °C
10-43 Sekunden = 0,0000000000000000000000000000000000000000001 Sekunden
Entscheidung
1
Universum
Zeit
Entscheidung
A
unendlich
viele
Universen
blau
B
grün
C
Beispiel: In der Quantenphysik
gibt es rechnerisch immer viele
verschiedene Möglichkeiten, wie
sich die Welt weiterentwickeln
könnte. Es ist aber nicht klar,
warum dann nur eine Möglichkeit
tatsächlich eintrifft.
Es gibt daher Physiker, die genau
umgekehrt denken. Sie argumentieren: Jeden Moment werden alle
Möglichkeiten umgesetzt – jede in
einem eigenen Universum. In jeder
Sekunde spaltet sich das Universum auf: in eines, in dem das Hemd
rot ist, ein anderes, in dem es blau
ist, und so weiter. Wir selbst
erleben immer nur ein Universum
und können nicht in die Nachbaruniversen hinüberschauen.
In all diesen Universen gelten
dieselben Naturgesetze.
Erde
Menschen
denken
über den
Urknall
nach
10,9 Milliarden Jahre
Erstes Leben auf der Erde
4 5
6 7
8
9 10 11 12 13
3 Milliarden
Jahre
heute rund
13,82 Milliarden Jahre
–270 °C
Quellen: NASA, MAX-PLANCK-INSTITUT/ALBERT-EINSTEIN-INSTITUT, MAX TEGMARK „UNSER MATHEMATISCHES UNIVERSUM“; SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT;
THE KINGFISHER „YOUNG PEOPLE’S BOOK OF SPACE“; ALBERT EINSTEIN „ÜBER DIE SPEZIELLE UND DIE ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE“
DIE THEORIE VON DEN PARALLELEN UNIVERSEN
Hemd
rot
Sonne
9,2 Milliarden Jahre:
Unsere Sonne
entsteht aus
kollabierenden Gasund Staubwolken in
der Milchstraße. 500
Millionen Jahre später
entsteht die Erde
Galaxien-Ära
Galaxien (wie z. B.
die Milchstraße)
bilden sich
300.000
Jahre
Reste der
kosmischen
Hintergrundstrahlung
Reste der
kosmischen
Hintergrundstrahlung
Urgalaxien
und Quasare
Heliumatomkern
Quark-Ära
DIE THEORIE VON DEN MULTIVERSEN
Warum sollten wir eigentlich in
unserem Universum allein sein?
Diese Frage wird von immer mehr
modernen Kosmologen gestellt.
Sie vermuten viele – oder sogar
unendlich viele – Multiversen, die
parallel zu unserem Universum
existieren. Das Problem dabei:
Aus prinzipiellen Gründen sind
wir von unseren Nachbarn
getrennt – wir können also nicht
zu einem anderen Universum
„hinüberschauen“. Viele Physiker
lehnen daher diese Ideen ab.
WasserstoffNeutron atomkern
Dunkles Zeitalter
Elektronen
Urgalaxien
und Quasare
Eine andere Überlegung beschäftigt sich mit der Inflation. In
dieser Zeit könnte innerhalb
kürzester Zeit jedes denkbare
Universum entstehen. Möglicherweise sogar Universen, in denen
ganz andere Naturgesetze gelten
als in unserem eigenen. Denn
warum gelten bei uns gerade
diese Naturgesetze? Auch hier
gilt: Aus prinzipiellen Gründen
(Einstein’sche Relativitätstheorie)
können wir nicht zu unseren
Nachbarn hinüberschauen.
Hemd
grün
schwarz
Inflation
unendlich viele Universen
Fotos: APA (1), NASA (4),
FOTOLIA (Rest)
Proton
Vereinheitlichung der Grundkräfte
Inflation
Der „Urknall“ ist nicht etwa eine
Art Explosion, sondern das
gemeinsame Entstehen von
Raum, Zeit, Strahlung und damit
Materie. Es ist ein rechnerischer
Punkt. Zunächst waren die Kräfte
noch vereinheitlicht. In der
sogenannten Inflation dehnte
sich das Universum ungeheuer
schnell aus, ehe die Materie
(nach einer Sekunde) entstand.
Später wird das Universum
transparent, es bilden sich Atome
und dann Galaxien, während die
Expansion langsamer wird. Seit
einiger Zeit scheint das Universum erneut wieder schneller zu
expandieren.
Urknall
Universum
ist unendlich
klein
Was genau zu
diesem
Zeitpunkt war
oder passierte,
lässt sich nicht
sagen.
Quarks
Planck-Ära (Physikalische Gesetze ohne Gültigkeit)
Urknall (symbolische Darstellung)
Phase der
Inflation
mit besonders
starkem
Wachstum
Das Universum wird transparent
NORBERT SWOBODA, GÜNTER PICHLER
DIE URKNALLTHEORIE
Entstand, als man die Expansion
des Weltalls erkannte: Es musste
einen Anfang gegeben haben.
Heutige
Galaxien
Atome
Raum
Einsteins Theorie gab der Kosmologie (Lehre vom Ursprung und der Entwicklung des
Kosmos) einen enormen Auftrieb. Zusammen mit der Quantenphysik entstand daraus die
Urknalltheorie, die sich heute in Richtung Annahme von Multiversen weiterentwickelt.
Unerwartete beschleunigte Ausdehnung und die
Verteilung der Massen von Galaxien, die nicht
vernünftig erklärt werden können, bringen heute die
„Dunkle Materie“ und „Dunkle Energie“ ins Spiel.
rot
blau
Zeit
orange
Hemdfarbe
Auch in diesem
Modell gibt es alle
denkbaren Möglichkeiten, sie entstehen
in der Inflationsphase. In einem
Universum ist das
Hemd grün, im
anderen rot. Wir
selbst leben immer
nur in einem dieser
Paralleluniversen.
80 Jahre
Alter
mit 30
In den unendlich vieverstorben len Universen wird
eine Person in einem
80 Jahre alt, in einem
80 Jahre anderen 50 Jahre.
Sollten gar andere
Naturgesetze im
Spiel sein, wären die
mit 50
allermeisten der
verstorben anderen Paralleluniversen wohl wüst
und leer.
80 Jahre
22. NOVEMBER 2015 | SONNTAG | 7
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