Das Buch der Universen

Inhalt
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1. Zur rechten Zeit am rechten Ort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Zwei ältere Herren und das Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Was ist ein Universum? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Die Bedeutung des Standorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Die Kristallschalen des Aristoteles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Das Universum des Ptolemäus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Die Kopernikanische Wende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2. Wandel und ewige Wiederkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Besondere Zeiten und besondere Orte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Demokratie im Weltall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Das Universum im Wandel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Kant und Laplace: Nebel im Weltall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Wallace und Kelvin: Abstürzende Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Wärmetod: Das Ende des Universums? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Schwarzschild: Der Mann, der zu viel wusste . . . . . . . . . . . . . . . 53
3. Einsteins Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Noch eine Kopernikanische Wende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Einsteins Einsicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Eine Abschweifung: alte und neue Theorien . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Einsteins statisches Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
De Sitters leeres Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Friedmanns Universen: Bewegung und Materie . . . . . . . . . . . . . . 72
Lemaîtres Feuerwerkstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Einstein und de Sitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Tolmans oszillierendes Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Lemaître und Tolman: Das verrückte Universum . . . . . . . . . . . . . 90
Milnes gottgefälliges Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
8
Das Buch der Universen
4. Barock-Universen mit Zopf und Rüsche . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Blumenkohl-Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Kasners Pfannkuchen-Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Diracs Universum und der Zerfall der Schwerkraft . . . . . . . . . . . . 103
Einstein und Rosen: Gravitationswellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5. Ganz neue Ideen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Das Emmentaler-Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Harmoniestörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Schrödingers Universum aus dem Quantensee . . . . . . . . . . . . . . 120
Gödels Kreisel-Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6. Big Bang oder der lange, ruhige Fluss? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Ein Universum, das immer sein wird, wie es war . . . . . . . . . . . . . 132
Ein Universum auf dem Schreibtisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Elektrische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Heiße Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
7. Ungeschminkte Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Turbulente Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Gestörte Universen von I bis IX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Glatte Universen und ein neues Fenster ins All . . . . . . . . . . . . . . 167
Chaotische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Das Mixmaster-Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Magnetische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Die Universen von Brans und Dicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Universen aus Materie und Antimaterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8. Singularitäten für Anfänger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Universen mit Singularitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Welche Universen sind singulär? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Kalte und lauwarme Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Vereinigung aller Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Freiheit im Teilchenzoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Inhalt
9. Schöne neue Welten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Asymmetrische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Problematische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Inflationäre Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Aufgeblähte Blasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Ewig inflationäre Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Zurück zur Einfachheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Universen außer Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
10. Postmoderne Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Zufällige Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Wahrscheinliche Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Anthropische Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Zufälle im Multiversum? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Hausgemachte Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Natürliche Auslese unter den Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Schwindeluniversen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Universen aus Schrott und Abfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Der Auftritt der Boltzmann-Gehirne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
11.Ausgefranste Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Eingerollte Universen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Quantenuniversen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Ein Universum erzeugt sich selbst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Universen auf Kollisionskurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Dämmerlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Hyperuniversen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
12. Universen auf der Flucht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Das Schnäppchen-Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Das groteske Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
Das rätselhafte Universum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Anmerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Bildnachweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
9
3.
Einsteins
Universen
»Einstein erklärte mir seine Theorie jeden Tag,
und als wir ankamen, war ich voll und ganz überzeugt,
dass er sie verstand.«
Chaim Weizmann, der 1921 Einstein auf einer
Transatlantikreise nach New York begleitete1
Noch eine Kopernikanische Wende
Alle Bilder, die sich die Astronomen des 19. Jahrhunderts vom Universum machten, folgten Newtons Vorgaben von 1687. Seine berühmten Gesetze der Bewegung und der Gravitation erweisen sich für alle möglichen
praktischen Anwendungen als nützlich: vom Brückenbau über das Testen von Kraftfahrzeugen, die Überwachung von Flugzeugbewegungen bis
zum Werfen von Steinen. Schaut man aber genauer hin, entdeckt man,
wie schon erwähnt, ein tieferes Problem, das in ihnen lauert: Sie gelten
unglücklicherweise nur für eine ganz besondere Art von Beobachtern,
nämlich Beobachter, die weder rotieren noch sich gegenüber den weit entfernten Fixsternen beschleunigt bewegten – also beispielsweise nicht für
Beobachter in einer rotierenden Rakete (Abbildung 3.1).
Einstein erkannte darin ein schwerwiegendes Problem bei der Formulierung der Naturgesetze. Für ihn war es ein Skandal, dass Naturgesetze
nur für eine bestimmte Auswahl von Beobachtern maßgeschneidert sind,
denen aufgrund ihrer Bewegung die Welt einfacher erscheint. Es ist eine
dem Wesen nach vorkopernikanische Weltsicht, die mehr noch als unserem Ort unserer Bewegung im Universum einen besonderen Rang zuweist.
Eine der großen Errungenschaften Einsteins war es, die Naturgesetze
so zu formulieren, dass sie für alle Beobachter gelten – gleichgültig, wie
sie sich bewegen. Sein neues Gravitationsgesetz, mit dem das Newtonsche
überholt war, wird als Allgemeine Relativitätstheorie bezeichnet. Diese
Theorie, die viele für die bemerkenswerteste Schöpfung des menschlichen
Geistes halten, geht über die Kopernikanische Sicht hinaus, nach der unser
Ort im Universum nicht privilegiert ist, und besagt, dass die Naturgesetze
für alle gelten müssen, wo immer sie sich befinden und wie immer sie sich
bewegen. Welche Folgen hat das in der Praxis?
60
Das Buch der Universen
Angenommen, Sie blicken in den Himmel und beobachten immer wenn
sich A ereignet, dass B die Folge ist. Damit haben Sie ein Naturgesetz entdeckt, das Sie mit der Gleichung A = B formulieren können. Nun packen Sie
alle Instrumente in ein Raumschiff und starten ins All, wobei Ihr Raumschiff rotiert oder in einer komplizierten Weise beschleunigt wird. Wenn
Sie nun wieder sorgfältige Messungen des Ereignisses A anstellen, werden
die Ergebnisse aufgrund der Bewegung Ihrer Instrumente anders ausfallen
als auf Erden. Statt des Messergebnisses A werden Sie A* erhalten, und ähnlich an Stelle von B das Resultat B*, wobei nun jeweils die neue Bewegung
der Instrumente relativ zum Erdboden mit einbezogen ist. Einsteins Formulierung stellt sicher, dass Sie wieder ein Naturgesetz in der Form A* = B*
erhalten – unabhängig von der Bewegung ihres Raumschiffs. Die As und
Bs haben verschiedene Werte, aber das Gesetz, das sie verknüpft, hat im
Raumschiff und auf dem Erdboden, also weltweit im wörtlichen Sinne, die
gleiche Form. Für die Newtonschen Gesetze gilt das nicht. Newtons Gesetz A = B würde in einem rotierenden oder beschleunigten Raumschiff die
weit kompliziertere Gestalt A* = B* + (eine Zusatzgröße) annehmen.
Einsteins Einsicht
»Das Universum musste neu erfunden werden,
und Einsteins Grundprinzipien waren so etwas wie
kleine Lampen, die den Weg dahin erleuchteten.
Er konnte die Umrisse einer Gravitationstheorie
entwerfen, nach der alle Massen, alle Teilchen und
alle Energien im Universum zu seiner Struktur beitragen: Die Raumzeit wird unter dem Gewicht von
Energie und Materie gekrümmt.«
Jean Eisenstaedt2
Einstein nahm 1931 zusammen mit Charlie Chaplin an der Premiere
von dessen Stummfilm City Lights teil.3 Die beiden so unterschiedlichen
Superstars wurden von den Zuschauern begeistert begrüßt, und Chaplin
bemerkte angeblich zu Einstein: »Sie feiern mich, weil sie mich alle verstehen, und sie feiern Sie, weil Sie niemand versteht.«
Einsteins Universen
3.1 Ein Astronaut, der durch
das Fenster seiner rotierenden Rakete ins All schaut, hat
den Eindruck, dass die Sterne
beschleunigt werden, obwohl
keine Kräfte am Werk sind.
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie ist zum Stichwort für etwas irrsinnig Kompliziertes geworden, bei dem unsere Vorstellungskraft versagt.
Sicher, die Theorie stellt die höchste intellektuelle Herausforderung dar,
und die mathematische Sprache, in der Einstein seinen kopernikanischen
Ausdruck für die neuen Gesetze der Bewegung und Gravitation formulierte, war sogar für ihn selbst anfangs eine Herausforderung. Er gestand
ein, sich mit Mathematik weniger gut auszukennen, als es nötig gewesen
wäre. Einstein hatte eine besondere Begabung, physikalische Zusammenhänge zu verstehen – aber nicht für die mathematische Zauberkunst.
Dafür kannte er zum Glück einen Experten: Sein alter Studienfreund
Marcel Grossmann (1878–1936) war ein begabter Mathematiker, der sich
auch mit den abstraktesten neuen Entwicklungen dieser Wissenschaft
auskannte. Grossmann wiederum hatte erkannt, dass Einstein ein bemerkenswertes Talent hatte, tief in das Herz der Naturprozesse zu blicken, und
gab sich jede Mühe, ihm so gut wie möglich zu helfen. 1912 nahm Einstein
einen Ruf als Professor an der ETH Zürich an. Er schlug dabei andere Angebote von angesehenen Universitäten ab, um weiter eng mit Grossmann
zusammenarbeiten zu können, der an der ETH Professor für Darstellende
Geometrie und Geometrie der Lage war.
Grossmann machte Einstein mit der neuen Mathematik vertraut, die
er benötigte, um seine Vision eines von der Gravitation geformten Uni-
61
62
Das Buch der Universen
3.2 Marcel Grossmann (links)
mit Albert Einstein, Gustav
Geissler und Eugen Grossmann als Studenten in Zürich.
versums als Theorie zu fassen. Er zeigte ihm, dass sein Wunsch nach
einer »demokratischen« Formulierung der Naturgesetze, die dann für
alle gelten würden, erfüllt werden konnte, wenn man die Gesetze in der
Sprache eines »esoterischen« Zweigs der Mathematik niederschrieb: der
Tensorrechnung. Sie konnte jene Universalität garantieren, auf die Einstein aus war. Grossmann führte Einstein auch in die tiefgehenden Entwicklungen der Geometrie kompliziert geformter Oberflächen ein, die
der Physiker Karl Schwarzschild einige Jahre zuvor vorangetrieben hatte.
Aber warum musste sich Einstein mit diesen bizarren Geometrien befassen?
Wie wir wissen, ist der Raum Newtons eine feste Bühne, auf der sich
die Bewegungen der Himmelskörper abspielen. Es kann alles Mögliche geschehen, aber der Raum selbst ist fest, unverändert und auf ewig
unveränderlich, ganz gleich, welche Materie er enthält und wie sie sich
bewegt. Der Raum Einsteins ist dagegen flexibel wie eine große Gummihaut, die von der Materie und deren Bewegungen verformt werden
kann. An Stellen mit einer großen Konzentration von Materie ist die
Krümmung des Raums größer, während sie in großer Entfernung von
Materieanhäufungen geringer ist und der Raum dort mehr und mehr
flach und ungestört wird. Wenn sich ein Objekt im Raum von Punkt
A nach Punkt B bewegt, nimmt es den kürzesten Weg, den es auf der
Einsteins Universen
gekrümmten Oberfläche findet – also die geradeste Linie auf ihr. In der
Nähe einer großen Masse weist diese Oberfläche deutliche Vertiefungen
auf, und das Objekt wird auf seinem kürzesten Weg zum Mittelpunkt
der Vertiefung hin gezogen. Nach dem Passieren der Vertiefung hat sich
durch die Verformung des Raums der Weg des Objekts verändert. Auf
diese Weise konnte Einstein die Wirkung der Gravitation direkt mit der
Form des Raums verbinden. Es sind gar keine Kräfte mehr nötig, es genügt der verformte Raum.
Auf den ersten Blick sah das so aus, als wäre das nur eine andere Formulierung für die Kräfte. Aber es ging um mehr. Versetzen Sie auf Newtons Bühne, also in seinem festen, unveränderlichen Raum einen Ball in
Drehung, hat das keinerlei Einfluss auf Sie, wenn Sie ein klein wenig entfernt von dem rotierende Ball auf der Bühne stehen und ihn betrachten. In
Einsteins Raum ist das alles anders. Verhält sich der Raum wie eine verformbare Gummihaut, wird der rotierende Ball den Raum um sich herum
in Drehung versetzen, und wenn Sie nun das Geschehen betrachten, werden Sie in die Drehung und Verformung des Raums mit hineingezogen. Es
ist also wirklich alles anders.4
Um seine Vision in eine neue Gravitationstheorie zu verwandeln,
stellte Einstein einige spezielle Gleichungen auf, die sagen, wie für jegliche Art von Massen- und Energieanordnung – sei sie in Ruhe oder in
Bewegung – der Raum geformt ist und die Zeit abläuft. Das Gesetz gibt
auch an, wie sich solche Anordnungen umlagern und bewegen können,
damit sichergestellt ist, dass Größen wie die Energie erhalten bleiben.
John Wheeler hat einmal Einsteins Theorie in zwei Sätzen dargestellt:
»Die Materie sagt dem Raum, wie er sich krümmen muss. Der Raum sagt
der Materie, wie sie sich bewegen kann.« Um es noch einmal zusammenzufassen: Das neue Gesetz in der Tensorsprache gilt für alle Beobachter,
wie auch immer sie sich bewegen. Sie können sich drehen, beschleunigt
werden oder auf und ab hüpfen und einen Looping fliegen. Wie immer
sich ein Labor bewegt: Die Messungen führen zum gleichen Gravitationsgesetz.5 Wir wollen auch nicht vergessen, dass Einsteins Gleichungen
noch eine weitere wunderschöne Eigenschaft haben: Das rein mathematische Theorem, das angibt, wie sich die Geometrie gekrümmter Flächen
ändern kann, geht mit den physikalischen Gesetzen Hand in Hand, die
63
Register
Abstoßende Kraft 67, 69, 73, 81, 83, 94,
102 f., 209
Ägyptisches Weltbild 31
Albrecht, Andy 287
Alfons X. der Weise 313
Alfvén, Hannes 181
Allgemeine Relativitätstheorie s. unter
Einstein
Alpher, Ralph 149 f., 152 f., 199
Alter des Universums 83, 88, 105, 107,
136, 140 f., 234, 237, 309
Anthropisches Prinzip 233, 236–238,
240–242, 249, 251, 265 f., 269, 314
– Anthropische Selektion 241, 248,
309
Antimaterie 104, 140, 181 f., 203
Archimedes 314
Aristarch von Samos 314
Aristoteteles 24–27, 189
Asymmetrie 123, 137, 184 f., 189, 206
Asymptotische Freiheit 200, 202
Augustinus von Hippo 259
Außerirdische 261–263
Baade, Walter 140 f.
Barrow, John D. 91, 179 f., 261, 282, 287,
303 f., 308
Baryonische akustische Oszillation
299–301
Bekenstein, Jacob 179
Beobachter 37, 59, 63, 66, 163, 231, 234–
236, 241 f., 249, 251, 262, 265 f., 269,
272, 276, 303
Beobachtungs-/Standort 17–23, 32, 163
Bianchi, Luigi 163, 166–168, 170, 172
Big Bang 73, 83, 138–140, 149 f., 152–155,
172, 179–182, 197–199, 214 f., 235, 237,
248, 274
Big-Bang-Singularität 184 f., 190, 279
Big Crunch (s. auch Kollaps) 73, 88, 172,
174, 196, 212 f., 248, 282
Binney, James 161
Blasen/Blasen-Universum 211, 219 f.,
223, 284–287
Bohr, Niels 329, 334
Boltzmann, Ludwig 52, 263–266
Boltzmann-Gehirne 266
Bolyai, János 57, 318
Bondi, Hermann 132–135, 137–139, 145 f.,
189
Borel, Émile 100
Born, Max 106 f.
Bostrom, Nick 250
Brahe, Tycho 31
Brane-Welten 283–286, 290
Brans, Carl 178–180
Calabi, Eugenio 225
Calabi-Yau-Räume 225 f.
Chaos/Chaotische Kosmologie 169–172,
180, 213 f.
Chaotische Inflation 214 f., 220, 241, 284
Charlier, Carl 97 f.
Chiu, Hong-Yee 182, 331
Clausius, Rudolf 49
Clerke, Agnes 43
Cluster/Clusterbildung von Galaxien
97–100, 120, 215, 229, 276, 292, 299,
305, 310
Curtis, Heber 39
Dąbrowski, Mariusz 90, 282
Darwin, Charles 44
Davies, Paul 250, 261
de Sitter, Willem 69–73, 78 f., 81, 83–88,
90 f., 94, 102 f., 118, 137 f., 164, 184,
208, 215
de Sitter-Effekt 69
Dichte 134 f., 149, 152, 215 f., 233 f., 289 f.
– unendliche 183–189, 195, 197, 245, 272
Dicke, Robert 107, 149–151, 168, 177–180,
234 f.
Dirac, Paul 65, 103–107, 120 f., 133, 178,
181, 207, 234–237
– Hypothese der großen Zahlen (LNH)
104 f., 107, 234, 237
Donut-Universum 270 f.
354
Das Buch der Universen
Doppelgänger 258–262, 272
Doppler, Christian 70
Dopplereffekt 70, 78
Doroschkewitsch, Andrei 177
Duhem, Pierre 52
Dunkle Energie 298–302, 306, 309
Dunkle Materie 203, 292, 299 f.
Entropie 49, 51–53, 81, 88–90, 265 f., 284
Epizykel-Theorie 26–29
Erster Beweger 24
Erde als Mittelpunkt 24–26, 28 f.
Euklidische Geometrie 53 f., 56, 85, 102,
270, 273
Euklidische Pfade 277–279
Eddington, Arthur 77–82, 92, 132, 239,
303
Eddington-Lemaître-Universum 80 f.
92
Eingerolltes Universum 270–273
Einstein, Albert 14, 59–69, 73–75, 78–80,
82–90, 93 f., 98–100, 106, 108–112,
114–116, 118 f., 123–125, 127 f. 134, 137,
140, 183 f., 186, 239
– Allgemeine Relativitätstheorie 56,
58–61, 77, 100, 106, 110, 122, 125, 134,
138, 177 f., 191–194, 224, 276, 309, 330
– Spezielle Relativitätstheorie 326, 332
– Gleichungen 63 f., 69, 73–76, 78,
87 f., 91, 93 f., 102, 104, 108 f., 115, 118,
127 f., 131, 146, 152, 156, 160, 162 f., 166,
168 f., 172, 175, 177, 183, 188–190, 207,
267–269, 272, 274–276, 281, 298, 308 f.
– Gravitationstheorie 63–65, 77, 94,
121, 138, 146, 166, 173, 179, 184, 273, 306
Einstein-de Sitter-Universum 84–88, 93,
102 f., 178, 326
Einstein-Rosen-Universum 108–111,
115, 162
Einstein-Schrödinger-Gleichung 348
Einstein-Straus-Universum 115
Ellis, George 190, 270
Ekpyrotisches Universum 282 f.
Elektromagnetismus s. unter Magnetismus
Elementarteilchen 199–210, 261, 263,
283, 303, 322
Emmentaler-Universum 115 f.
Endliches Universum 57, 66, 73, 92, 95,
269–273
Engels, Friedrich 51
Feinstrukturkonstante 179 f., 290
Feynman, Richard 111 f., 277
Flatness-Problem 86
Fluktuationen 52
Follin, James 199
Fournier d’Albe, Edmund 96 f.
Fraktalverteilung 97–100, 220, 227
Friedmann, Alexander 72–76, 78, 80,
83–85, 87, 92, 102, 115–118, 135 f., 152,
164, 166, 187, 189 f., 195, 215, 269 f., 273
Friedmann-Lemaître-Universen 84, 92,
136, 215
Galaxienanhäufung 41
Gamow, Barbara 138
Gamow, George 14, 106, 147–151, 153, 158,
160, 236, 268, 274, 321
Gauß, Carl Friedrich 57, 317 f., 328
Georgi, Howard 201, 339
Geroch, Robert 190
Geschichte 190 f.
Geschlossenes Universum 51, 57, 73 f.,
86 f., 90, 92, 172, 183, 195 f., 246–248,
282, 287
Glashow, Sheldon 201, 339
Glätte des Universums 152, 158, 161,
167–171, 212–215, 218 f., 222, 227
Gödel, Kurt 124–128, 130 f., 137, 162 f.,
268, 281
– Unvollständigkeits-Theorem 125
Gold, Tommy 132–135, 137–139, 170, 189
Google 100 f.
Googoolplex 101
Gott 25, 52, 54, 82, 94 f., 243, 251, 254 f.,
257, 259, 311 f., 322
Gott, Richard 271, 281 f.
Gravitationsinstabilität 119, 157, 215, 222,
233, 304
Gravitationstheorie s. unter Einstein;
Newton
Gravitationswellen 108–112, 115, 118 f.,
167, 173
Große vereinheitlichte Theorie (Grand
Unified Theory, GUT) 201, 204–207,
209
Grossmann, Marcel 61 f.
Großmutterparadoxon 129, 330 f.
Guth, Alan 86, 208 f., 211
Haldane, John Scott 265
Hanson, Robin 256
Harrison, Ted 245 f.
Hartle, James 277–280, 282
Hawking, Stephen 123, 190 f., 199, 275,
277–280, 282
Hayashi, Chushiro 153
Heisenberg, Werner 65, 106, 158, 193,
268, 334
Heliozentrisches Weltbild 29 f., 35
Heliumsynthese 161, 214, 232
Herman, Robert 149 f., 152 f., 199
Hierarchisch aufgebautes Universum
99 f.
Hintergrundstrahlung 100, 120, 149–
152, 161, 163, 167–172, 177, 190 f., 197 f.,
214, 216, 222, 273, 278, 283 f., 286 f.,
299–301, 305, 309 f.
Holmberg, Erik 141–145
Hoyle, Fred 132–135, 137–139, 152 f., 189
Hubble, Edwin 78 f., 93 f., 140
Hubble-Konstante 71, 78, 237
Hubble-Strom 165
Hume, David 254 f.
Inflationäres Universum 86, 208–230,
233, 241, 244 f., 250, 266, 268 f., 272,
275 f., 281, 283 f., 287–289, 291, 298,
301, 310
Inseluniversen 39
Instabilität 79 f., 84 f., 118
Register
Jeans, James 157
Jevons, William 51
Jordan, Pacual 106 f., 268
Kalte Materie 292, 299
Kältetod 50, 265
Kandinsky-Universum 221
Kant, Immanuel 40–43, 45, 97
Kasner, Edward 100–103, 108, 118, 162 f.,
166, 170, 173, 184, 190
Kelvin, Lord (William Thomson,
1. Baron Kelvin) 44–47, 51
Kepler, Johannes 307 f.
Khoury, Justin 282
Klein, Oskar 181
Kollaps (s. auch Big Crunch) 87–89, 92
Kolmogorow, Nikolai 159 f.
Komar, Arthur 188–190
Kopernikanisches Prinzip 33 f., 37, 98,
135
Kopernikus, Nikolaus 29 f., 32 f., 35, 39
Kosmologische Konstante 67, 83–85,
90, 92–94, 102 f., 105, 125, 138, 209 f.,
214, 222, 282, 287, 292 f., 298 f., 301 f.,
304–309
Krotkow, Juri 75 f.
Krümmung des Universums 56 f.,
66–68, 73 f., 81, 83–86, 92, 94, 102,
105 f., 137, 163 f., 166 f., 173, 269 f., 273,
301, 306, 309
Krümmung von Flächen 54–56, 63, 269
Lambda-CDM 292 f., 298
Lambda-Kraft 67, 69, 71, 73, 81, 91, 93
Lambert, Johann 57, 97, 315, 317
Lanczos, Cornelius 127
Landau, Lew 116 f., 185
Laplace, Pierre 43
Lemaître, Georges 76–85, 90–93, 95,
102, 115, 117, 121, 134–136, 140, 147, 152,
157, 162, 164, 166, 184, 187, 189 f., 199,
209, 222, 277, 292, 298, 302
Le Verrier, Urbain 66
Li, Li-Xin 281
355
356
Das Buch der Universen
Lichtgeschwindigkeit, Änderung 287 f.
Lichtgeschwindigkeit, Endlichkeit 171,
175, 260
Lifschitz, Jewgeni 117–120, 157, 159, 162,
185, 190
Linde, Andrei 219–222
Lobatschewski, Nicolai 57, 163, 317
Lorentz-Pfade 277 f.
Lyttleton, Roy 133, 145 f.
Mach, Ernst 51
MacKay, Donald 254
Magnetische Monopole 207 f., 212 f.,
222, 227, 287
Magnetismus/Magnetfelder 176 f., 179,
200–202, 207, 212, 222, 240, 284 f.
Magueijo, João 179 f., 287
Materie-Antimaterie-(Un-)Gleichgewicht 181 f., 203 f., 206, 208, 240
Materie-Antimaterie-Universum 183
Materiesturz 45–47
Matzner, Richard 170
Maupertuis, Pierre-Louis de 243 f.
Maxwell, James Clerk 57, 318
McCrea, William 93, 138
Mikrowellen-Hintergrundstrahlung
s. unter Hintergrundstrahlung
Milchstraße 38–41, 43–47, 52, 58, 71, 140,
142 f., 303, 309
Milne, Arthur 93–95, 134
Milton, John 38
Misner, Charles 169–173, 186, 188, 190,
214
Mixmaster-Universum 171–175
M-Theorie 224, 289, 306
Multiversum 219–221, 228, 230, 239–242,
248, 250 f., 262, 266 f., 276, 281, 291,
302, 304, 306, 309 f.
Mythen 16 f., 21
Nariai, Hidekazu 160
Naturkonstanten 105, 179, 197, 223 f.,
230 f., 234, 238–243, 245–250, 253, 274,
284, 287–290, 305
Nebularhypothese 43
Neutronenstern 294
Newton, Isaac 25, 35–37, 64–66, 97, 99 f.,
102, 118, 131, 143, 157, 166, 184, 277 f.
– Bewegungsgesetze 35–37, 40–42,
50 f., 243 f., 263
– Gravitationsgesetz/-theorie 44, 59 f.,
67, 83, 93, 96, 173, 192 f.
– Gravitationskonstante 105 f., 178–
180, 234
Nichteuklidische Geometrie 54, 56
Omnès, Roland 182
Oszillationen 73–75, 87–91, 173–176,
216 f., 246 f., 282, 300 f.
Ovrut, Burt 282
Ozernoy, Leonid 160
Paine, Thomas 259
Partridge, Bruce 168
Pascalsche Schnecke 22
Penrose, Roger 189–191, 199, 265, 275
Penzias, Arno 149–152, 191
Perfektes Kosmologisches Prinzip 134,
139, 157
Perlmutter, Saul 293
Pfannkuchen-Universum 102
Platon 312
Platonische Körper 307 f.
Platonisches Weltbild 31
Poincaré, Henri 265
Popper, Karl 253
Preston, Samuel Tolver 52 f., 265
Ptolemäus, Claudius 25–27
– Ptolemäisches Modell 28–30
Pythagoras 346
Pythagoreer 314
Quantenmechanik 65, 106, 120–122,
276–278, 280, 306, 309
Quantentheorie 58, 104, 123, 175, 273–
276, 318
Quantenvakuum 123, 199 f., 244, 268,
272
Quasare 136, 179, 290
Raumdimensionen 283–285, 289 f.
Raychaudhuri, Amal Kumar 188–190
Recorde, Robert 25
Relativitätstheorie s. unter Einstein
Riccioli, Giovanni 30 f.
Riemann, Bernhard 57, 163, 318
Riess, Adam 293
Robertson, Howard 110 f., 162, 184
Rosen, Nathan 108–111, 118 f.
Rotationsachse der Erde 17 f., 25
Rotierendes Universum 127 f., 130 f., 137,
163 f., 268
Rotverschiebung 70 f., 73, 78, 93 f., 156,
293
Ryle, Martin 138 f.
Saccheri, Giovanni 56
Sandvik, Håvard 179 f.
Schrödinger, Erwin 120–123
– Schrödingergleichung 121, 276
Schwarzes Loch 56, 123, 190, 196, 233,
247–249, 284, 295, 303
Schwarzschild, Karl 56–58, 62, 66, 68,
96
Sciama, Dennis 189
Selbst-Reproduktion 220–223, 226,
243 f., 247, 276
Seldowitsch, Jakow 177, 182, 272
Selety, Franz 99 f.
Semi-tychonisches Weltbild 31
Shapley, Harlow 39, 77
Shaw, Douglas 308
Shvartsman, Victor 270 f.
Simulierte Universen/Welten 249–258
Singularität, Definition 186
Singularitätstheorem von Hawking/­
Penrose 190–195, 197, 199
Skalare Felder 209
Slipher, Vesto 70 f., 73
Smolin, Lee 246–248
Sokolow, Dimitri 270 f.
Spiralnebel 39, 71
Standardkerzen 294, 296
Standort s. unter Beobachtungsort
Register
Stark, Johannes 318
Starobinski, Alexei A. 272
Stationäres Universum 134–140, 145 f.,
149, 152, 179–181, 183, 198, 208, 213, 215,
233, 235, 237, 260 f.
Statisches Universum 67–69, 78–81,
83 f., 137, 261
Steady-State-Theorie 135
Steinhardt, Paul 282
Störungen 79, 118–120, 137, 157, 160, 162,
164, 168–170, 175, 191, 196, 211, 213,
215 f., 218, 222, 228, 287
Strahlungstemperatur 134 f., 149 f.,
152–155, 187, 195, 197, 202, 209 f., 215 f.,
230, 233 f., 289 f.
Straus, Ernst 114 f., 118, 162
String-Theorien 224–227, 241, 244,
282 f., 288 f., 306
Supernova 34, 232, 294–298, 300 f., 305
Symmetrie 66, 91, 108, 138, 168–170,
180–182, 184, 223, 239, 283, 307
Symmetriebrüche 240 f., 245
Tait, Peter 57, 318
Taub, Abraham 162 f., 166 f., 170, 190
Teller, Edward 106
Temperatur s. unter Strahlungstemperatur
Tensorrechnung 62 f.
Theorie von Allem 223 f., 242
Thermisches Gleichgewicht 52
Thermodynamik 49, 51 f., 78, 81, 88 f.,
137, 170, 249, 263–265
Thorne, Kip 177
Tipler, Frank 261, 303 f.
Tolman, Richard 87, 89–92, 115, 118, 121,
134, 162, 183 f., 194, 246, 282
Topologie des Raumes 25, 96, 269–273
Trägheitsprinzip 35 f.
Tryon, Edward 268
Turbulenz 158–161, 198
Turner, Michael 291 f.
Turok, Neil 282
Tychonisches Weltbild 31
357
358
Das Buch der Universen
Unendliches Universum 38, 41, 51 f., 66,
69, 92, 96–100, 102 f., 258–261, 266,
270, 276, 279 f., 310
Unendlichkeit 175, 189, 258
Unschärferelation 268
van Stockum, Willem 127
Verformung des Raums 62 f., 126
Vergangenheit 71 f., 126, 128–130, 191,
215 f., 219, 259–261, 278–281
Vergangenheit des Universums 49–53,
74, 81, 83, 85, 134 f., 183 f., 187–189,
194–197, 202, 246, 278, 293, 299, 301
Vilenkin, Alex 219, 279 f.
Vorsokratiker 346
VSL-Kosmologien 288
Wahrscheinlichkeitsverteilung 230 f.
Wahrscheinlichstes Universum 230 f.,
241 f., 280
Wallace, Alfred Russel 44–48
Wärmetod 50–52, 81, 94, 135, 265
Weißer Zwerg 294–296
Weizsäcker, Carl Friedrich von 158
Wheeler, John A. 63, 193, 247, 276
Wheeler-DeWitt-Gleichung 276
Wilkinson, Dave 168
Wilson, Robert 149–152, 191
Wolfram, Stephen 253
Wright, Thomas 37–40, 43, 97, 315
X-Teilchen 205
Yau, Shing-Tung 225
Zeitdimensionen 289 f.
Zeitreisen 126–130, 191, 281, 330 f.
Zenon von Elea 173 f.
Zermelo, Ernst 52, 264
Zufall 229, 237, 240, 266, 289, 306–308
Zukunft 72, 126, 128 f., 191, 215 f., 219,
254, 259 f., 281
Zukunft des Universums 49, 51–53, 73,
134 f., 195, 278, 302 f.
Zwillingsparadoxon 330
Zyklisches Universum 50 f., 194, 282–284