Solange es die Menschheit gibt, so viel und sie versucht, die Struktur des Universums zu verstehen. Ja, viele sagen, dass dies "nutzlose Aufregung" ist, wir wissen nichts wirklich und wir werden in den kommenden Generationen und vielleicht sogar vor dem Ende der menschlichen Zivilisation nichts lernen. Nun, vielleicht haben sie recht, aber lasst uns spekulieren …
Die Urknalltheorie ist fast genauso ein allgemein anerkanntes kosmologisches Modell geworden wie die Rotation der Erde um die Sonne. Nach der Theorie führten vor etwa 14 Milliarden Jahren spontane Schwingungen in absoluter Leere zur Entstehung des Universums. Etwas von der Größe eines subatomaren Partikels dehnte sich in Sekundenbruchteilen auf unvorstellbare Größen aus. In dieser Theorie gibt es jedoch viele Probleme, um die sich die Physiker streiten und die immer mehr neue Hypothesen aufstellen.
Was ist also falsch an der Urknalltheorie?
Was ist los mit der Urknalltheorie?
1. Aus der Theorie folgt, dass alle Planeten und Sterne aus Staub entstanden sind, der infolge einer Explosion über den Weltraum verstreut war. Aber was davor war, ist unklar: Hier funktioniert unser mathematisches Modell der Raumzeit nicht mehr. Das Universum entstand aus einem anfänglichen singulären Zustand, auf den die moderne Physik nicht angewendet werden kann. Die Theorie berücksichtigt auch nicht die Ursachen der Singularität oder Materie und Energie für ihr Auftreten. Es wird angenommen, dass die Antwort auf die Frage nach der Existenz und dem Ursprung der anfänglichen Singularität durch die Theorie der Quantengravitation gegeben wird.
2. DIE KOSMOLOGISCHSTEN MODELLE VORHERSAGEN, dass das gesamte Universum viel größer ist als der beobachtbare Teil - eine kugelförmige Region mit einem Durchmesser von etwa 90 Milliarden Lichtjahren. Wir sehen nur den Teil des Universums, dessen Licht es in 13,8 Milliarden Jahren geschafft hat, die Erde zu erreichen. Aber Teleskope werden immer besser, wir erkennen immer weiter entfernte Objekte, und bisher gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass dieser Prozess aufhören wird.
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3. AUS DEM MOMENT DER GROSSEN EXPLOSION ERWEITERT SICH DAS UNIVERSUM MIT BESCHLEUNIGUNG. Das schwierigste Geheimnis der modernen Physik ist die Frage, was Beschleunigung verursacht. Nach einer Arbeitshypothese enthält das Universum eine unsichtbare Komponente namens "Dunkle Energie". Die Urknalltheorie erklärt nicht, ob sich das Universum auf unbestimmte Zeit ausdehnen wird und wenn ja, wohin es führen wird - zu seinem Verschwinden oder zu etwas anderem.
4. Obwohl Newtons Mechanik von der relativen Physik überholt ist, kann sie nicht als fehlerhaft bezeichnet werden. Die Wahrnehmung der Welt und die Modelle zur Beschreibung des Universums haben sich jedoch grundlegend geändert. Die Urknalltheorie sagte eine Reihe von Dingen voraus, die vorher nicht bekannt waren. Wenn also eine andere Theorie an ihre Stelle tritt, sollte sie ähnlich sein und das Verständnis der Welt erweitern.
Wir werden uns auf die interessantesten Theorien konzentrieren, die alternative Urknallmodelle beschreiben.
Das Universum ist wie ein Trugbild eines Schwarzen Lochs
Das Universum entstand aus dem Zusammenbruch eines Sterns in einem vierdimensionalen Universum, sagen Wissenschaftler des Perimeter Institute for Theoretical Physics. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in Scientific American veröffentlicht. Nyayesh Afshordi, Robert Mann und Razi Purhasan sagen, dass unser dreidimensionales Universum zu einer Art "holographischem Trugbild" wurde, als ein vierdimensionaler Stern zusammenbrach. Im Gegensatz zur Urknalltheorie, nach der das Universum aus einer extrem heißen und dichten Raumzeit entstand, in der die Standardgesetze der Physik nicht gelten, erklärt die neue Hypothese eines vierdimensionalen Universums sowohl die Gründe für seinen Ursprung als auch seine schnelle Expansion.
Nach dem von Afshordi und seinen Kollegen formulierten Szenario ist unser dreidimensionales Universum eine Art Membran, die durch ein noch voluminöseres Universum schwebt, das bereits in vier Dimensionen existiert. Wenn in diesem vierdimensionalen Raum eigene vierdimensionale Sterne existieren würden, würden sie ebenso explodieren wie dreidimensionale in unserem Universum. Die innere Schicht würde ein schwarzes Loch werden und die äußere Schicht würde in den Weltraum geworfen.
In unserem Universum sind Schwarze Löcher von einer Kugel umgeben, die als Ereignishorizont bezeichnet wird. Und wenn diese Grenze im dreidimensionalen Raum zweidimensional ist (wie eine Membran), wird der Ereignishorizont im vierdimensionalen Universum durch eine Kugel begrenzt, die in drei Dimensionen existiert. Computersimulationen des Zusammenbruchs eines vierdimensionalen Sterns haben gezeigt, dass sich sein dreidimensionaler Ereignishorizont allmählich erweitern wird. Dies ist das, was wir beobachten und das Wachstum der 3D-Membran als Expansion des Universums bezeichnen, glauben Astrophysiker.
Großes Frieren
Eine Alternative zum Urknall könnte der Big Freeze sein. Ein Team von Physikern der University of Melbourne unter der Leitung von James Kvatch präsentierte ein Modell der Geburt des Universums, das eher einem allmählichen Einfrieren amorpher Energie als einem Spritzen und Ausdehnen in drei Raumrichtungen ähnelt.
Formlose Energie, so Wissenschaftler, wie Wasser, das zur Kristallisation abgekühlt ist und die üblichen drei räumlichen und eine zeitliche Dimension erzeugt.
Die Big Freeze-Theorie wirft Zweifel an Albert Einsteins derzeit akzeptierter Aussage über die Kontinuität und Glätte von Raum und Zeit auf. Es ist möglich, dass der Raum seine Bestandteile hat - unteilbare Bausteine wie winzige Atome oder Pixel in der Computergrafik. Diese Blöcke sind so klein, dass sie nicht beobachtet werden können. Nach der neuen Theorie können jedoch Defekte festgestellt werden, die die Strömungen anderer Partikel brechen sollten. Wissenschaftler haben solche Effekte mit einem mathematischen Apparat berechnet und werden nun versuchen, sie experimentell zu erfassen.
Ein Universum ohne Anfang oder Ende
Ahmed Farag Ali von der Benha University in Ägypten und Sauria Das von der Lethbridge University in Kanada haben eine neue Lösung für das Singularitätsproblem vorgeschlagen, indem sie den Urknall fallen ließen. Sie führten die Ideen des berühmten Physikers David Bohm in die Friedman-Gleichung ein, die die Expansion des Universums und den Urknall beschreibt. "Es ist erstaunlich, dass kleine Änderungen möglicherweise so viele Probleme lösen können", sagt Das.
Das resultierende Modell kombinierte allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie. Es leugnet nicht nur die Singularität, die dem Urknall vorausging, sondern erlaubt dem Universum auch nicht, sich im Laufe der Zeit in seinen ursprünglichen Zustand zurückzuziehen. Nach den erhaltenen Daten hat das Universum eine endliche Größe und eine unendliche Lebensdauer. In physikalischer Hinsicht beschreibt das Modell das Universum, das mit einer hypothetischen Quantenflüssigkeit gefüllt ist, die aus Gravitonen besteht - Teilchen, die eine Gravitationswechselwirkung bieten.
Die Wissenschaftler behaupten auch, dass ihre Ergebnisse mit den neuesten Messungen der Dichte des Universums übereinstimmen.
Endlose chaotische Inflation
Der Begriff "Inflation" bezieht sich auf die rasche Expansion des Universums, die in den ersten Augenblicken nach dem Urknall exponentiell stattfand. An sich widerlegt die Inflationstheorie die Theorie des Urknalls nicht, sondern interpretiert sie nur anders. Diese Theorie löst mehrere grundlegende Probleme in der Physik.
Nach dem Inflationsmodell expandierte das Universum kurz nach seiner Gründung für sehr kurze Zeit exponentiell: Seine Größe verdoppelte sich um ein Vielfaches. Wissenschaftler glauben, dass das Universum in 10 bis -36 Grad Sekunden um mindestens 10 bis 30-50 Grad und möglicherweise mehr vergrößert wurde. Am Ende der Inflationsphase wurde das Universum mit einem superschnellen Plasma aus freien Quarks, Gluonen, Leptonen und hochenergetischen Quanten gefüllt.
Das Konzept impliziert, dass es auf der Welt viele isolierte Universen mit unterschiedlichen Geräten gibt.
Die Physiker sind zu dem Schluss gekommen, dass die Logik des Inflationsmodells nicht der Idee einer ständigen Mehrlingsgeburt neuer Universen widerspricht. Quantenfluktuationen - genau wie diejenigen, die unsere Welt hervorgebracht haben - können in jeder Menge auftreten, vorausgesetzt, die Bedingungen sind richtig. Es ist durchaus möglich, dass unser Universum aus der in der Vorgängerwelt gebildeten Fluktuationszone hervorgegangen ist. Es kann auch davon ausgegangen werden, dass sich irgendwann und irgendwo in unserem Universum eine Fluktuation bildet, die ein junges Universum einer völlig anderen Art „ausbläst“. In diesem Modell können sich die Kinderuniversen kontinuierlich weiterentwickeln. Darüber hinaus ist es überhaupt nicht notwendig, dass in den neuen Welten dieselben physikalischen Gesetze aufgestellt werden. Das Konzept impliziert, dass es auf der Welt viele isolierte Universen mit unterschiedlichen Geräten gibt.
Zyklische Theorie
Paul Steinhardt, einer der Physiker, der den Grundstein für die inflationäre Kosmologie legte, beschloss, diese Theorie weiterzuentwickeln. Der Wissenschaftler, der das Zentrum für Theoretische Physik in Princeton leitet, hat zusammen mit Neil Turok vom Perimeter Institute for Theoretical Physics eine alternative Theorie in dem Buch Endless Universe: Beyond the Big Bang ("Unendliches Universum: Beyond the Big Bang") dargelegt. Ihr Modell basiert auf einer Verallgemeinerung der Quanten-Superstring-Theorie, die als M-Theorie bekannt ist. Ihrer Meinung nach hat die physische Welt 11 Dimensionen - zehn räumliche und eine zeitliche. Darin "schweben" Räume niedrigerer Dimensionen, die sogenannten Branes (kurz für "Membran"). Unser Universum ist nur eine solche Spur.
Das Modell von Steinhardt und Turok argumentiert, dass der Urknall als Ergebnis der Kollision unserer Brane mit einer anderen Brane - einem unbekannten Universum - aufgetreten ist. In diesem Szenario treten Kollisionen endlos auf. Nach der Hypothese von Steinhardt und Turok "schwebt" eine weitere dreidimensionale Brane neben unserer Brane, die durch einen winzigen Abstand voneinander getrennt ist. Es dehnt sich auch aus, flacht ab und leert sich, aber nach einer Billion Jahren beginnen die Brane zu konvergieren und kollidieren schließlich. Dadurch wird eine große Menge an Energie, Partikeln und Strahlung freigesetzt. Diese Katastrophe wird einen weiteren Zyklus der Expansion und Abkühlung des Universums auslösen. Aus dem Steinhardt- und Turok-Modell folgt, dass diese Zyklen in der Vergangenheit lagen und sich sicherlich in Zukunft wiederholen werden. Wie diese Zyklen begannen, schweigt die Theorie.
Das Universum ist wie ein Computer
Eine andere Hypothese über die Struktur des Universums besagt, dass unsere gesamte Welt nichts anderes als eine Matrix oder ein Computerprogramm ist. Die Idee, dass das Universum ein digitaler Computer ist, wurde erstmals von dem deutschen Ingenieur und Computerpionier Konrad Zuse in seinem Buch Calculating Space entwickelt. Unter denjenigen, die das Universum auch als riesigen Computer betrachteten, sind die Physiker Stephen Wolfram und Gerard 't Hooft.
Theoretiker der digitalen Physik gehen davon aus, dass das Universum im Wesentlichen aus Informationen besteht und daher berechenbar ist. Aus diesen Annahmen folgt, dass das Universum als Ergebnis eines Computerprogramms oder eines digitalen Computergeräts betrachtet werden kann. Dieser Computer könnte beispielsweise ein riesiger zellularer Automat oder eine universelle Turing-Maschine sein.
Das Unsicherheitsprinzip in der Quantenmechanik wird als indirekter Beweis für die virtuelle Natur des Universums bezeichnet.
Nach der Theorie kommt jedes Objekt und Ereignis der physischen Welt aus dem Stellen von Fragen und dem Registrieren von Antworten "Ja" oder "Nein". Das heißt, hinter allem, was uns umgibt, ist ein bestimmter Code verborgen, ähnlich dem Binärcode eines Computerprogramms. Und wir sind eine Art Schnittstelle, über die der Zugriff auf die Daten des "universellen Internets" erfolgt. Das Prinzip der Unsicherheit in der Quantenmechanik wird als indirekter Beweis für die virtuelle Natur des Universums bezeichnet: Materieteilchen können in instabiler Form existieren und werden nur bei Beobachtung in einem bestimmten Zustand "fixiert".
John Archibald Wheeler, Anhänger der digitalen Physik, schrieb: „Es wäre nicht unangemessen, sich vorzustellen, dass sich Informationen sowohl im Kern der Physik als auch im Kern eines Computers befinden. Alles von ein bisschen. Mit anderen Worten, alles, was existiert - jedes Teilchen, jedes Kraftfeld, sogar das Raum-Zeit-Kontinuum selbst - erhält seine Funktion, seine Bedeutung und letztendlich seine Existenz."
Theorie des stationären Universums
Laut einem kürzlich wiedergewonnenen Manuskript von Albert Einstein würdigte der große Wissenschaftler den britischen Astrophysiker Fred Hoyle für die Theorie, dass sich der Raum unbegrenzt ausdehnen und eine gleichmäßige Dichte beibehalten kann, wenn ständig neue Materie im Prozess der spontanen Erzeugung erscheint. Jahrzehntelang wurden Hoyles Ideen von vielen als Bullshit angesehen, aber ein kürzlich entdecktes Dokument zeigt, dass Einstein seine Theorie zumindest ernst nahm.
Die Theorie eines stationären Universums wurde 1948 von Herman Bondi, Thomas Gold und Fred Hoyle vorgeschlagen. Es entstand aus dem idealen kosmologischen Prinzip, das besagt, dass das Universum zu jedem Zeitpunkt (im makroskopischen Sinne) im Wesentlichen gleich aussieht. Aus philosophischer Sicht ist es attraktiv, weil das Universum dann keinen Anfang und kein Ende hat. Die Theorie war in den 50er und 60er Jahren populär. Angesichts der Anzeichen, dass sich das Universum ausdehnt, schlugen seine Befürworter vor, dass ständig neue Materie im Universum geboren wird, mit einer konstanten, aber moderaten Geschwindigkeit - einige Atome pro Kubikkilometer pro Jahr.
Beobachtungen von Quasaren in fernen (und aus unserer Sicht alten) Galaxien, die in unserer Sternumgebung nicht existieren, kühlten die Begeisterung der Theoretiker ab und wurden schließlich entlarvt, als Wissenschaftler kosmische Hintergrundstrahlung entdeckten. Obwohl Hoyles Theorie ihm keine Lorbeeren einbrachte, führte er eine Reihe von Studien durch, die zeigten, wie Atome, die schwerer als Helium sind, im Universum erschienen. (Sie traten während des Lebenszyklus der ersten Sterne bei hohen Temperaturen und Drücken auf.) Ironischerweise war er auch einer der Mitschöpfer des Begriffs "Urknall".
Müde Licht
Edwin Hubble bemerkte, dass die Wellenlängen des Lichts von entfernten Galaxien im Vergleich zu dem von nahegelegenen Sternkörpern emittierten Licht in Richtung des roten Teils des Spektrums verschoben sind, was auf einen Energieverlust durch Photonen hinweist. Die "Rotverschiebung" wird im Zusammenhang mit der Expansion nach dem Urknall als Funktion des Doppler-Effekts erklärt. Befürworter stationärer Universumsmodelle haben stattdessen vorgeschlagen, dass Photonen des Lichts allmählich Energie verlieren, wenn sie sich durch den Raum bewegen und zu längeren Wellen übergehen, die am roten Ende des Spektrums weniger energetisch sind. Diese Theorie wurde erstmals 1929 von Fritz Zwicky vorgeschlagen.
Es gibt eine Reihe von Problemen, die mit müdem Licht verbunden sind. Erstens gibt es keine Möglichkeit, die Energie eines Photons zu ändern, ohne seinen Impuls zu ändern, was zu einem Unschärfeeffekt führen sollte, den wir nicht beobachten. Zweitens werden die beobachteten Muster der Supernova-Lichtemission nicht erklärt, die perfekt zum Modell eines expandierenden Universums und einer speziellen Relativitätstheorie passen. Schließlich basieren die meisten Ermüdungslichtmodelle auf einem nicht expandierenden Universum, was jedoch zu einem Spektrum an Hintergrundstrahlung führt, das nicht unseren Beobachtungen entspricht. In numerischer Hinsicht müsste, wenn die Hypothese des müden Lichts richtig wäre, die gesamte beobachtete Strahlung des kosmischen Hintergrunds von Quellen stammen, die näher an uns liegen als die Andromeda-Galaxie (die uns am nächsten gelegene Galaxie), und alles darüber hinaus wäre für uns unsichtbar.
Ewige Inflation
Die meisten modernen Modelle des frühen Universums postulieren eine kurze Periode exponentiellen Wachstums (bekannt als Inflation), die durch die Energie des Vakuums verursacht wird und in der benachbarte Teilchen schnell durch riesige Regionen des Weltraums getrennt werden. Nach diesem Aufblasen zerfiel die Vakuumenergie in eine heiße Plasmasuppe, in der Atome, Moleküle usw. gebildet wurden. In der Theorie der ewigen Inflation endete dieser Inflationsprozess nie. Stattdessen würden die Raumblasen aufhören zu schwellen und in einen Niedrigenergiezustand eintreten, um sich in den inflationären Raum auszudehnen. Solche Blasen wären wie Dampfblasen in einem kochenden Wassertopf, nur dass der Topf diesmal stetig wächst.
Nach dieser Theorie ist unser Universum eine der Blasen eines multiplen Universums, das durch konstante Inflation gekennzeichnet ist. Ein Aspekt dieser Theorie, der getestet werden könnte, ist die Annahme, dass zwei Universen, die nahe genug sind, um sich zu treffen, Störungen in der Raumzeit jedes Universums verursachen würden. Die beste Unterstützung für eine solche Theorie wäre es, Beweise für einen solchen Verstoß vor dem Hintergrund des CMB zu finden.
Das erste Inflationsmodell wurde vom sowjetischen Wissenschaftler Alexei Starobinsky vorgeschlagen, wurde jedoch im Westen dank des Physikers Alan Guth berühmt, der vorschlug, dass das frühe Universum unterkühlt werden und exponentielles Wachstum bereits vor dem Urknall beginnen könnte. Andrei Linde nahm diese Theorien und entwickelte auf ihrer Grundlage die Theorie der "ewigen chaotischen Expansion", wonach die Expansion anstelle der Notwendigkeit des Urknalls mit der notwendigen potentiellen Energie an jedem Punkt im Skalarraum beginnen und im gesamten Multiversum konstant stattfinden kann.
Hier ist, was Linde sagt: "Anstelle eines Universums mit einem Gesetz der Physik setzt die ewige chaotische Inflation ein sich selbst replizierendes und ewig existierendes Multiversum voraus, in dem alles möglich ist."
Mirage eines vierdimensionalen Schwarzen Lochs
Das Standard-Urknall-Modell besagt, dass das Universum aus einer unendlich dichten Singularität explodiert ist, aber dies macht es angesichts der relativ kurzen Zeit (nach kosmischen Maßstäben), die seit diesem brutalen Ereignis vergangen ist, nicht einfach, seine nahezu gleichmäßige Temperatur zu erklären. Einige glauben, dass dies eine unbekannte Energieform erklären könnte, die dazu führte, dass sich das Universum schneller ausdehnte als die Lichtgeschwindigkeit. Eine Gruppe von Physikern des Perimeter Institute for Theoretical Physics hat vorgeschlagen, dass das Universum im Wesentlichen eine dreidimensionale Fata Morgana sein könnte, die am Ereignishorizont eines vierdimensionalen Sterns entsteht, der in ein Schwarzes Loch fällt.
Nyayesh Afshordi und seine Kollegen untersuchten einen Vorschlag eines Teams der Ludwig-Maximilians-Universität in München aus dem Jahr 2000, dass unser Universum nur eine Membran sein könnte, die in einem "volumetrischen Universum" mit vier Dimensionen existiert. Sie beschlossen, dass dieses massive Universum, wenn es auch vierdimensionale Sterne enthält, sich wie ihre dreidimensionalen Gegenstücke in unserem Universum verhalten könnte - in Supernovae explodieren und in schwarze Löcher zusammenbrechen.
Dreidimensionale Schwarze Löcher sind von einer sphärischen Oberfläche umgeben - dem Ereignishorizont. Während die Oberfläche des Ereignishorizonts eines 3D-Schwarzen Lochs zweidimensional ist, muss die Form des Ereignishorizonts eines vierdimensionalen Schwarzen Lochs dreidimensional sein - eine Hypersphäre. Als Afshordis Team den Tod eines vierdimensionalen Sterns modellierte, stellten sie fest, dass das ausgebrochene Material eine dreidimensionale Membran (Membran) um den Ereignishorizont gebildet und sich langsam ausgedehnt hatte. Das Team spekulierte, dass unser Universum ein Trugbild sein könnte, das aus Trümmern der äußeren Schichten eines vierdimensionalen kollabierenden Sterns gebildet wird.
Da ein vierdimensionales Universum viel älter oder sogar unendlich alt sein kann, erklärt dies die in unserem Universum beobachtete gleichmäßige Temperatur, obwohl einige der neuesten Erkenntnisse darauf hindeuten, dass es Abweichungen geben kann, die die Anpassung des herkömmlichen Modells verbessern.
Spiegeluniversum
Eines der verwirrenden Probleme der Physik ist, dass fast alle akzeptierten Modelle, einschließlich Schwerkraft, Elektrodynamik und Relativitätstheorie, bei der Beschreibung des Universums gleich gut funktionieren, unabhängig davon, ob die Zeit vorwärts oder rückwärts geht. In der realen Welt wissen wir, dass sich die Zeit nur in eine Richtung bewegt, und die übliche Erklärung dafür ist, dass unsere Wahrnehmung der Zeit nur ein Produkt der Entropie ist, während der sich die Ordnung in Unordnung auflöst. Das Problem mit dieser Theorie ist, dass sie impliziert, dass unser Universum mit einem hochgeordneten Zustand und niedriger Entropie begann. Viele Wissenschaftler sind mit dem Konzept eines frühen Universums mit niedriger Entropie nicht einverstanden, das die Richtung der Zeit aufzeichnet.
Julian Barbour von der Universität Oxford, Tim Kozlowski von der Universität New Brunswick und Flavio Mercati vom Perimeter Institute for Theoretical Physics entwickelten die Theorie, dass die Schwerkraft die Zeit vorwärts fließen lässt. Sie untersuchten Computersimulationen von 1000-Punkt-Partikeln, die unter dem Einfluss der Newtonschen Schwerkraft miteinander interagieren. Es stellte sich heraus, dass Partikel unabhängig von ihrer Größe oder Größe letztendlich einen Zustand geringer Komplexität mit minimaler Größe und maximaler Dichte bilden. Dieses Partikelsystem dehnt sich dann in beide Richtungen aus und erzeugt zwei symmetrische und entgegengesetzte „Zeitpfeile“und damit geordnetere und komplexere Strukturen auf beiden Seiten.
Dies deutet darauf hin, dass der Urknall zur Schaffung nicht eines, sondern zweier Universen führte, in denen die Zeit jeweils in die entgegengesetzte Richtung fließt. Laut Barbour:
„Diese Situation mit zwei Zukunftszeiten wird in beide Richtungen eine einzige chaotische Vergangenheit aufweisen, was bedeutet, dass es auf beiden Seiten des Zentralstaates im Wesentlichen zwei Universen geben wird. Wenn sie komplex genug sind, unterstützen beide Seiten Beobachter, die den Lauf der Zeit in die entgegengesetzte Richtung wahrnehmen können. Alle fühlenden Wesen definieren ihren Zeitpfeil so, dass sie sich vom Zentralzustand entfernen. Sie werden denken, dass wir jetzt in ihrer fernen Vergangenheit leben."
Konforme zyklische Kosmologie
Sir Roger Penrose, Physiker an der Universität Oxford, glaubt, dass der Urknall nicht der Beginn des Universums war, sondern nur ein Übergang durch Expansions- und Kontraktionszyklen. Penrose schlug vor, dass sich die Geometrie des Raums mit der Zeit ändert und verwirrender wird, da er das mathematische Konzept des Weyl-Krümmungstensors beschreibt, der bei Null beginnt und mit der Zeit zunimmt. Er glaubt, dass Schwarze Löcher die Entropie des Universums reduzieren, und wenn dieses das Ende seiner Expansion erreicht, absorbieren die Schwarzen Löcher Materie und Energie und letztendlich einander. Wenn Materie in Schwarzen Löchern zerfällt, verschwindet sie im Prozess der Hawking-Strahlung, der Raum wird homogen und mit nutzloser Energie gefüllt.
Dies führt zum Konzept der konformen Invarianz, der Symmetrie von Geometrien mit unterschiedlichen Maßstäben, aber gleicher Form. Wenn das Universum die Anfangsbedingungen nicht mehr erfüllen kann, glaubt Penrose, dass die konforme Transformation die Geometrie des Raums glätten wird und die abgebauten Teilchen in einen Zustand der Entropie Null zurückkehren werden. Das Universum bricht in sich zusammen und ist bereit, in einen weiteren Urknall auszubrechen. Daraus folgt, dass das Universum durch einen sich wiederholenden Expansions- und Kontraktionsprozess gekennzeichnet ist, den Penrose in Perioden unterteilt hat, die als "Äonen" bezeichnet werden.
Panrose und sein Partner, Vahagn (Vahe) Gurzadyan vom Yerevan Physics Institute in Armenien, sammelten NASA-Satelliten-CMB-Daten und sagten, sie hätten 12 verschiedene konzentrische Ringe in den Daten gefunden, von denen sie glaubten, dass sie Hinweise auf Gravitationswellen sein könnten, die durch verursacht wurden Kollision von supermassiven Schwarzen Löchern am Ende des letzten Zeitalters. Bisher ist dies der Hauptbeweis für die Theorie der konformen zyklischen Kosmologie.
Kalter Urknall und das schrumpfende Universum
Das Standard-Urknallmodell sagt, dass, nachdem alle Materie aus der Singularität explodiert war, sie in ein heißes und dichtes Universum anschwoll und über Milliarden von Jahren langsam abkühlte. Diese Singularität schafft jedoch eine Reihe von Problemen, wenn sie versuchen, sie in die allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik zu packen. Der Kosmologe Krishtof Wetterich von der Universität Heidelberg schlug daher vor, dass das Universum von einem kalten und riesigen leeren Raum ausgehen könnte, der nur aktiv wird, weil er sich zusammenzieht, nicht erweitert sich nach dem Standardmodell.
In diesem Modell könnte die von Astronomen beobachtete Rotverschiebung durch die Zunahme der Masse des Universums verursacht werden, wenn es sich zusammenzieht. Das von Atomen emittierte Licht wird durch die Masse der Teilchen bestimmt, mehr Energie manifestiert sich, wenn sich das Licht in den blauen Teil des Spektrums und weniger in den roten bewegt.
Das Hauptproblem bei Wetterichs Theorie ist, dass sie nicht durch Messungen bestätigt werden kann, da wir nur die Verhältnisse verschiedener Massen vergleichen und nicht die Massen selbst. Ein Physiker beklagte sich darüber, dass dieses Modell der Aussage ähnelt, dass sich das Universum nicht ausdehnt, sondern dass sich das Lineal, mit dem wir es messen, zusammenzieht. Wetterich sagte, dass er seine Theorie nicht als Ersatz für den Urknall betrachte; er bemerkte nur, dass es mit allen bekannten Beobachtungen des Universums korreliert und eine "natürlichere" Erklärung sein könnte.
Carters Kreise Jim Carter ist ein Amateurwissenschaftler, der eine persönliche Theorie des Universums entwickelt hat, die auf einer ewigen Hierarchie von "Zirklonen" basiert, hypothetischen kreisförmigen mechanischen Objekten. Er glaubt, dass die gesamte Geschichte des Universums als Generationen von Zirklonen erklärt werden kann, die sich im Prozess der Reproduktion und Spaltung entwickeln. Der Wissenschaftler kam zu diesem Schluss, nachdem er in den 1970er Jahren beim Tauchen einen perfekten Blasenring aus seinem Atemgerät beobachtet hatte, und verfeinerte seine Theorie mit Experimenten mit kontrollierten Rauchringen, Mülleimern und Gummiplatten. Carter betrachtete sie als die physikalische Verkörperung eines Prozesses, der als zirklonische Synchronizität bezeichnet wird.
Er sagte, dass die zirklonische Synchronizität eine bessere Erklärung für die Erschaffung des Universums ist als die Urknalltheorie. Seine Theorie eines lebenden Universums postuliert, dass immer mindestens ein Wasserstoffatom existiert hat. Am Anfang schwebte ein Antiwasserstoffatom in einem dreidimensionalen Hohlraum. Dieses Teilchen hatte die gleiche Masse wie das gesamte Universum und bestand aus einem positiv geladenen Proton und einem negativ geladenen Antiproton. Das Universum befand sich in einer vollkommen idealen Dualität, aber das negative Antiproton dehnte sich gravitativ etwas schneller aus als das positive Proton, was zu seinem Verlust an relativer Masse führte. Sie dehnten sich aufeinander zu, bis ein negatives Teilchen ein positives absorbierte und sie ein Antineutron bildeten. Das Antineutron war ebenfalls massenunausgeglichen, kehrte aber schließlich zum Gleichgewicht zurück.was zu seiner Aufspaltung in zwei neue Neutronen aus einem Teilchen und einem Antiteilchen führte. Dieser Prozess verursachte einen exponentiellen Anstieg der Anzahl der Neutronen, von denen einige nicht mehr gespalten, sondern in Photonen vernichtet wurden, die die Grundlage der kosmischen Strahlung bildeten. Letztendlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine bestimmte Zeit vor dem Zerfall existierte und es den Elektronen zum ersten Mal ermöglichte, sich mit Protonen zu vereinigen, die ersten Wasserstoffatome zu bilden und das Universum mit Elektronen und Protonen zu füllen, wobei sie aktiv mit der Bildung neuer Elemente wechselwirkten. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet. Dieser Prozess verursachte einen exponentiellen Anstieg der Anzahl der Neutronen, von denen einige nicht mehr gespalten, sondern in Photonen vernichtet wurden, die die Grundlage der kosmischen Strahlung bildeten. Letztendlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine bestimmte Zeit vor dem Zerfall existierten, und ermöglichte es den Elektronen, sich zum ersten Mal mit Protonen zu vereinigen, die ersten Wasserstoffatome zu bilden und das Universum mit Elektronen und Protonen zu füllen, wobei sie aktiv mit der Bildung neuer Elemente wechselwirken. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet. Dieser Prozess verursachte einen exponentiellen Anstieg der Anzahl der Neutronen, von denen einige nicht mehr gespalten, sondern in Photonen vernichtet wurden, die die Grundlage der kosmischen Strahlung bildeten. Letztendlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine bestimmte Zeit vor dem Zerfall existierte und es den Elektronen zum ersten Mal ermöglichte, sich mit Protonen zu vereinigen, die ersten Wasserstoffatome zu bilden und das Universum mit Elektronen und Protonen zu füllen, wobei sie aktiv mit der Bildung neuer Elemente wechselwirkten. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet.das bildete die Basis der kosmischen Strahlung. Letztendlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine bestimmte Zeit vor dem Zerfall existierte und es den Elektronen zum ersten Mal ermöglichte, sich mit Protonen zu vereinigen, die ersten Wasserstoffatome zu bilden und das Universum mit Elektronen und Protonen zu füllen, wobei sie aktiv mit der Bildung neuer Elemente wechselwirkten. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet.das bildete die Basis der kosmischen Strahlung. Letztendlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine bestimmte Zeit vor dem Zerfall existierten, und ermöglichte es den Elektronen, sich zum ersten Mal mit Protonen zu vereinigen, die ersten Wasserstoffatome zu bilden und das Universum mit Elektronen und Protonen zu füllen, wobei sie aktiv mit der Bildung neuer Elemente wechselwirken. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet. Bildung der ersten Wasserstoffatome und Füllung des Universums mit Elektronen und Protonen, die aktiv mit der Bildung neuer Elemente interagieren. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet. Bildung der ersten Wasserstoffatome und Füllung des Universums mit Elektronen und Protonen, die aktiv mit der Bildung neuer Elemente interagieren. Ein bisschen Wahnsinn tut nicht weh. Die meisten Physiker betrachten Carters Ideen als wahnhaft unausgeglichen, was nicht einmal einer empirischen Untersuchung unterzogen wird. Carters Rauchring-Experimente wurden vor 13 Jahren als Beweis für die jetzt diskreditierte Äther-Theorie verwendet.
Plasmauniversum Während in der Standardkosmologie die Schwerkraft die Hauptkraft bleibt, steht in der Plasmakosmologie (in der Theorie des elektrischen Universums) der Elektromagnetismus auf dem Spiel. Einer der ersten Befürworter dieser Theorie war der russische Psychiater Immanuel Velikovsky, der 1946 eine Arbeit mit dem Titel "Raum ohne Schwerkraft" schrieb, in der er feststellte, dass die Schwerkraft ein elektromagnetisches Phänomen ist, das sich aus der Wechselwirkung zwischen atomaren Ladungen, freien Ladungen und den Magnetfeldern der Sonne ergibt und Planeten. Später wurden diese Theorien bereits in den 70er Jahren von Ralph Yurgens ausgearbeitet, der argumentierte, dass Sterne an elektrischen und nicht an thermonuklearen Prozessen arbeiten.
Es gibt viele Iterationen der Theorie, aber eine Reihe von Elementen bleiben gleich. Theorien des Plasmauniversums argumentieren, dass Sonne und Sterne durch Driftströme elektrisch angetrieben werden, dass einige Merkmale der Planetenoberfläche durch "Superblitze" verursacht werden und dass Kometenschwänze, Marsstaubteufel und Galaxienbildung allesamt elektrische Prozesse sind. Nach diesen Theorien ist der Weltraum mit riesigen Filamenten aus Elektronen und Ionen gefüllt, die sich aufgrund der Wirkung elektromagnetischer Kräfte im Weltraum verdrehen und physikalische Materie wie Galaxien erzeugen. Plasmakosmologen gehen davon aus, dass das Universum in Größe und Alter unendlich ist. Eines der einflussreichsten Bücher zu diesem Thema war The Big Bang Never Happened, das 1991 von Eric Lerner geschrieben wurde. Er behauptetedass die Urknalltheorie die Dichte von Lichtelementen wie Deuterium, Lithium-7 und Helium-4 fälschlicherweise vorhersagt, dass die Hohlräume zwischen Galaxien zu groß sind, um durch den Zeitrahmen der Urknalltheorie erklärt zu werden, und dass die Helligkeit der Oberfläche entfernter Galaxien als konstant beobachtet wird, während In einem expandierenden Universum sollte diese Helligkeit aufgrund der Rotverschiebung mit der Entfernung abnehmen. Er argumentierte auch, dass die Urknalltheorie zu viele hypothetische Dinge erfordert (Inflation, dunkle Materie, dunkle Energie) und gegen das Gesetz der Energieerhaltung verstößt, da das Universum angeblich aus dem Nichts geboren wurde. Im Gegenteil, sagt er, die Plasmatheorie sagt die Fülle der Lichtelemente, die makroskopische Struktur des Universums und die Absorption von Radiowellen, die den kosmischen Mikrowellenhintergrund verursachen, korrekt voraus. Viele Kosmologen argumentieren, dass Lerners Kritik an der Urknallkosmologie auf Konzepten beruht, die zum Zeitpunkt seines Schreibens als falsch angesehen wurden, und auf seinen Erklärungen, dass Beobachtungen von Urknallkosmologen mehr Probleme darstellen, als sie lösen können.
Bindu-vipshot Bisher haben wir die religiösen oder mythologischen Geschichten über die Erschaffung des Universums nicht angesprochen, aber wir werden eine Ausnahme für die hinduistische Schöpfungsgeschichte machen, da sie leicht mit wissenschaftlichen Theorien verknüpft werden kann. Carl Sagan hat einmal gesagt, dass es „die einzige Religion mit einem Zeitrahmen ist, die der modernen wissenschaftlichen Kosmologie entspricht. Seine Zyklen reichen von Tag und Nacht bis zu Brahmas Tag und Nacht mit einer Länge von 8,64 Milliarden Jahren. Länger als die Erde oder die Sonne existierte, fast die Hälfte der Zeit seit dem Urknall."
Die der traditionellen Idee des Urknalls des Universums am nächsten kommende Idee findet sich im hinduistischen Konzept des Bindu-Vipshot (wörtlich "Punktexplosion" in Sanskrit). Die vedischen Hymnen des alten Indien sagten, dass Bindu-Vipshot Schallwellen der Silbe Om erzeugte, was Brahman, die absolute Realität oder Gott bedeutet. Das Wort "Brahman" hat die Sanskrit-Wurzel brh und bedeutet "großes Wachstum", was laut der Schrift Shabda Brahman mit dem Urknall in Verbindung gebracht werden kann. Der erste Ton "om" wird als die Schwingung des Urknalls interpretiert, die von Astronomen in Form von Reliktstrahlung erfasst wird. Die Upanishaden erklären den Urknall als einen (Brahman), der bereit ist, viele zu werden, was er durch den Urknall als Willensanstrengung erreicht hat. Die Schöpfung wird oft als lila oder "göttliches Spiel" in dem Sinne dargestellt, dass das Universum als Teil eines Spiels geschaffen wurde.und der Urknallstart war auch ein Teil davon. Aber wird das Spiel interessant sein, wenn es einen allwissenden Spieler hat, der weiß, wie es spielen wird? Textschreiber Artem Luchko
