- Teil eins -
Das Wesen der Relativitätstheorie besteht darin, dass Raum und Zeit nicht absolut sind, sondern sich auf einen bestimmten Beobachter und das beobachtete Objekt beziehen. Je schneller sie sich bewegen, desto ausgeprägter wird der Effekt. Wir werden niemals in der Lage sein, auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, aber je mehr wir versuchen (und je schneller wir uns bewegen), desto mehr werden wir in den Augen eines externen Beobachters deformiert. Fast sofort suchten Popularisierer der Wissenschaft nach Wegen, diese Darstellungen einem breiten Spektrum von Menschen zugänglich zu machen. Einer der erfolgreichsten Versuche - zumindest kommerziell - war das ABC der Relativitätstheorie des Mathematikers und Philosophen Bertrand Russell. Russell gibt ein Bild in dem Buch, auf das seitdem oft zurückgegriffen wurde. Er bittet den Leser, sich einen 100 Meter langen Zug vorzustellen, der mit 60 Prozent Lichtgeschwindigkeit fährt. Zum MannWenn der Zug auf einem Bahnsteig steht, scheint er nur 80 Meter lang zu sein, und alles darin wäre ähnlich komprimiert. Wenn die Stimmen der Passagiere gehört würden, würden sie undeutlich und gedehnt klingen, wie auf einem Teller, der sich zu langsam dreht, und die Bewegungen der Passagiere scheinen genauso langsam zu sein. Sogar die Uhr im Zug schien nur mit vier Fünfteln ihrer normalen Geschwindigkeit zu laufen, aber - und das ist der Punkt - die Leute im Zug würden diese Verzerrungen nicht spüren. Für sie hätte alles im Zug ganz normal ausgesehen.und Passagierbewegungen scheinen genauso langsam zu sein. Sogar die Zuguhr schien nur mit vier Fünfteln ihrer normalen Geschwindigkeit zu laufen, aber - und das ist der Punkt - die Leute im Zug hätten diese Verzerrungen nicht gespürt. Für sie würde alles im Zug ganz normal aussehen.und Passagierbewegungen scheinen ebenso langsam zu sein. Sogar die Zuguhr schien nur mit vier Fünfteln ihrer normalen Geschwindigkeit zu laufen, aber - und das ist der Punkt - die Leute im Zug hätten diese Verzerrungen nicht gespürt. Für sie würde alles im Zug ganz normal aussehen.
Aber wir auf der Plattform scheinen ihnen unnatürlich abgeflacht und langsam in Bewegung zu sein. Wie Sie sehen, wird alles durch Ihre Position relativ zum sich bewegenden Objekt bestimmt.
Tatsächlich tritt dieser Effekt immer dann auf, wenn Sie sich bewegen. Wenn Sie die Vereinigten Staaten von Ende zu Ende fliegen, steigen Sie etwa eine Hundertmillionstelsekunde jünger aus dem Flugzeug als die, die Sie verlassen haben. Selbst wenn Sie durch den Raum gehen, ändern Sie leicht Ihre Wahrnehmung von Zeit und Raum. Es wird geschätzt, dass ein Baseball, der mit 160 Stundenkilometern gestartet wird, seine Masse auf dem Weg zur Basis um 0,000000000002 Gramm erhöht115. Die Auswirkungen der Relativitätstheorie sind also real und wurden gemessen. Die Schwierigkeit besteht darin, dass solche Änderungen zu gering sind, um greifbare Auswirkungen auf uns zu haben. Aber für andere Dinge im Universum - Licht, Schwerkraft, das Universum selbst - führen sie zu schwerwiegenden Konsequenzen. Wenn uns die Konzepte der Relativitätstheorie unverständlich erscheinen, dann nur, weildass wir solchen Interaktionen in unserem täglichen Leben nicht begegnen. Wenn wir uns jedoch wieder Bodanis zuwenden, begegnen wir normalerweise allen Manifestationen der Relativitätstheorie einer anderen Art, zum Beispiel in Bezug auf den Klang. Wenn Sie im Park spazieren gehen und irgendwo nervige Musik zu hören ist, ist die Musik, wie Sie wissen, nicht so hörbar, wenn Sie sich weiter bewegen. Dies liegt natürlich nicht daran, dass die Musik selbst leiser wird, sondern nur Ihre Position relativ zu ihrer Quelle ändert sich. Für jemanden, der zu klein oder zu langsam ist, um diese Erfahrung zu machen - zum Beispiel eine Schnecke -, mag der Gedanke, dass zwei verschiedene Zuhörer gleichzeitig eine Trommel mit unterschiedlichen Lautstärken spielen, unglaublich erscheinen. Wir alle begegnen normalerweise Manifestationen der Relativitätstheorie anderer Art, zum Beispiel in Bezug auf den Klang. Wenn Sie im Park spazieren gehen und irgendwo nervige Musik zu hören ist, ist die Musik, wie Sie wissen, nicht so hörbar, wenn Sie sich weiter bewegen. Dies liegt natürlich nicht daran, dass die Musik selbst leiser wird, sondern nur Ihre Position relativ zu ihrer Quelle ändert sich. Für jemanden, der zu klein oder zu langsam ist, um diese Erfahrung zu machen - zum Beispiel eine Schnecke -, mag der Gedanke, dass zwei verschiedene Zuhörer gleichzeitig eine Trommel mit unterschiedlicher Lautstärke spielen, unglaublich erscheinen. Wir alle begegnen normalerweise Manifestationen der Relativitätstheorie anderer Art, zum Beispiel in Bezug auf den Klang. Wenn Sie im Park spazieren gehen und irgendwo nervige Musik zu hören ist, ist die Musik, wie Sie wissen, nicht so hörbar, wenn Sie sich weiter bewegen. Dies liegt natürlich nicht daran, dass die Musik selbst leiser wird, sondern nur Ihre Position relativ zu ihrer Quelle ändert sich. Für jemanden, der zu klein oder zu langsam ist, um diese Erfahrung zu machen - zum Beispiel eine Schnecke -, mag der Gedanke, dass zwei verschiedene Zuhörer gleichzeitig eine Trommel mit unterschiedlichen Lautstärken spielen, unglaublich erscheinen. Es ändert einfach Ihre Position relativ zu seiner Quelle. Für jemanden, der zu klein oder zu langsam ist, um diese Erfahrung zu machen - zum Beispiel eine Schnecke -, mag der Gedanke, dass zwei verschiedene Zuhörer gleichzeitig eine Trommel mit unterschiedlichen Lautstärken spielen, unglaublich erscheinen. Es ändert einfach Ihre Position relativ zu seiner Quelle. Für jemanden, der zu klein oder zu langsam ist, um diese Erfahrung zu machen - zum Beispiel eine Schnecke -, mag der Gedanke, dass zwei verschiedene Zuhörer gleichzeitig eine Trommel mit unterschiedlicher Lautstärke spielen, unglaublich erscheinen.
Das herausforderndste und unverständlichste aller Konzepte der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Vorstellung, dass Zeit Teil des Raums ist. Wir betrachten die Zeit zunächst als unendlich, absolut, unveränderlich; wir sind daran gewöhnt, dass nichts seinen stetigen Verlauf stören kann. Laut Einstein ändert sich die Zeit ständig. Es hat sogar eine Form. Mit den Worten von Stephen Hawking 117 ist es „untrennbar mit den drei Dimensionen des Raums verbunden“und bildet eine erstaunliche Struktur, die als Raumzeit bekannt ist. Was Raumzeit ist, wird normalerweise dadurch erklärt, dass man sich etwas Flaches, aber Plastisches vorstellt - beispielsweise eine Matratze oder eine Gummiplatte, - auf dem ein schwerer runder Gegenstand wie eine Eisenkugel liegt. Unter dem Gewicht der Kugel dehnt und biegt sich das Material, auf dem sie liegt, leicht. Dies erinnert vage an den Einfluss eines massiven Objekts wie der Sonne (Metallkugel) auf die Raumzeit (Material): Es streckt, biegt und biegt die Raumzeit. Wenn Sie nun einen kleineren Ball auf dem Blatt rollen, bewegt er sich nach Newtons Bewegungsgesetzen tendenziell in einer geraden Linie. Wenn Sie sich jedoch einem massiven Objekt und der Neigung eines Biegematerials nähern, rollt er nach unten und wird unweigerlich von einem massiveren Objekt angezogen. Diese Schwerkraft ist das Ergebnis der Krümmung der Raum-Zeit. Jedes Objekt mit Masse hinterlässt eine kleine Beule in der Struktur des Kosmos. Das Universum ist also, wie Dennis Overbye es ausdrückte, "eine endlos zerknitterte Matratze". Wenn Sie eine kleinere Kugel auf dem Blatt rollen, bewegt sie sich nach Newtons Bewegungsgesetzen tendenziell in einer geraden Linie. Wenn Sie sich jedoch einem massiven Objekt und der Neigung eines Biegematerials nähern, rollt sie nach unten und wird unweigerlich von einem massiveren Objekt angezogen. Diese Schwerkraft ist das Ergebnis der Krümmung der Raum-Zeit. Jedes Objekt mit Masse hinterlässt eine kleine Beule in der Struktur des Kosmos. Das Universum ist also, wie Dennis Overbye es ausdrückte, "eine endlos zerknitterte Matratze". Wenn Sie eine kleinere Kugel auf dem Blatt rollen, bewegt sie sich nach Newtons Bewegungsgesetzen tendenziell in einer geraden Linie. Wenn Sie sich jedoch einem massiven Objekt und der Neigung eines Biegematerials nähern, rollt sie nach unten und wird unweigerlich von einem massiveren Objekt angezogen. Diese Schwerkraft ist das Ergebnis der Krümmung der Raum-Zeit. Jedes Objekt mit Masse hinterlässt eine kleine Beule in der Struktur des Kosmos. Das Universum ist also, wie Dennis Overbye es ausdrückte, "eine endlos zerknitterte Matratze". Jedes Objekt mit Masse hinterlässt eine kleine Beule in der Struktur des Kosmos. Das Universum ist also, wie Dennis Overbye es ausdrückte, "eine endlos zerknitterte Matratze". Jedes Objekt mit Masse hinterlässt eine kleine Beule in der Struktur des Kosmos. Das Universum ist also, wie Dennis Overbye es ausdrückte, "eine endlos zerknitterte Matratze".
Unter diesem Gesichtspunkt ist die Schwerkraft weniger eine eigenständige Einheit als vielmehr eine Eigenschaft des Raums, sondern „keine„ Kraft “, sondern ein Nebenprodukt der Krümmung der Raum-Zeit“, schreibt der Physiker Michio Kaku118 und fährt fort: „In gewissem Sinne existiert die Schwerkraft nicht; Was Planeten und Sterne antreibt, ist die Krümmung von Raum und Zeit. “Natürlich gilt die Analogie zur zerknitterten Matratze nur in bestimmten Grenzen, da sie keine zeitlichen Effekte enthält. Aber in diesem Fall ist unser Gehirn nur dazu in der Lage, weil es fast unmöglich ist, sich eine Struktur vorzustellen, die aus drei Vierteln des Raums und einem Viertel der Zeit besteht, und alles darin ist wie die Fäden eines schottischen Plaids miteinander verflochten. Wie auch immer, ich denke, wir können uns darauf einigen, dass es eine erstaunliche Idee für einen jungen Mann war. Einstein's allgemeine Relativitätstheorie besagte unter anderem, dass sich das Universum entweder ausdehnen oder zusammenziehen muss, unter anderem aus dem Fenster eines Patentamts in der Hauptstadt der Schweiz. Aber Einstein war kein Kosmologe und teilte die konventionelle Weisheit, dass das Universum ewig und unveränderlich ist. Um diese Ansicht widerzuspiegeln, führte er in seine Gleichungen ein Element ein, das als kosmologische Konstante bezeichnet wurde und die Rolle eines willkürlich gewählten Gegengewichts zur Wirkung der Schwerkraft spielte, eine Art mathematische Pause-Taste. Autoren von Büchern zur Wissenschaftsgeschichte verzeihen Einstein diesen Fehler immer, aber im Wesentlichen war es ein großer wissenschaftlicher Fehler. Er wusste das und nannte es „den größten Fehler in seinem Leben“. 119 Es kommt einfach so vor, dass Einstein ungefähr zur gleichen Zeit, als Einstein seiner Theorie die kosmologische Konstante hinzufügte,Am Lowell Observatory in Arizona stellte ein Astronom namens Vesto Slipher (eigentlich aus Indiana), der Spektren entfernter Galaxien aufnahm, fest, dass sie von uns zurückzutreten120. Das Universum war nicht stationär.
Die Galaxien, die Slipher betrachtete, zeigten deutliche Anzeichen einer Doppler-Verschiebung - der gleiche Mechanismus steckt hinter dem charakteristischen Klang: and-and-izh-zhu-u-u, der von Rennwagen erzeugt wird, die auf der Strecke an uns vorbeifliegen. Der Effekt ist nach dem österreichischen Physiker Johann Christian benannt Doppler, der diesen Effekt erstmals 1842 theoretisch vorhersagte. Kurz gesagt, wenn sich eine sich bewegende Quelle einem stationären Objekt nähert, werden die Schallwellen verdichtet und drängen sich vor dem Empfänger (z. B. Ihren Ohren). Dies ähnelt der Art und Weise, wie Objekte, die von hinten gestützt werden, auf einem stationären Objekt gestapelt werden. Dieser Haufen wird vom Hörer als höherer Ton (and-and-izh) wahrgenommen. Wenn die Schallquelle vorbeigeht und sich wegbewegt, dehnen sich die Schallwellen aus und verlängern sich, und die Tonhöhe sinkt plötzlich (zhu-u-u).
Das Phänomen ist auch für Licht charakteristisch und wird im Fall von zurückgehenden Galaxien als Rotverschiebung bezeichnet (weil eine von uns entfernte Lichtquelle gerötet aussieht, während eine sich nähernde blau wird). Slipher entdeckte diesen Effekt als erster in der Strahlung von Galaxien und erkannte seine potenzielle Bedeutung für das Verständnis von Bewegungen im Weltraum. Leider hat niemand darauf geachtet. Wie Sie sich erinnern, wurde das Lowell-Observatorium aufgrund der Besessenheit von Percival Lowell von den Mars-Kanälen als eine seltsame Institution behandelt, obwohl es in den 1910er Jahren in jeder Hinsicht zu einem herausragenden astronomischen Zentrum wurde. Slipher war sich Einsteins Relativitätstheorie nicht bewusst, und die Welt wiederum hatte nichts von Slipher gehört. Seine Entdeckung hatte also keine Auswirkungen, stattdessen ging der Ruhm größtenteils an einen sehr stolzen Mann namens Edwin Hubble. Hubble wurde 1889, zehn Jahre nach Einstein, in einer kleinen Stadt in Missouri am Rande des Ozark-Plateaus geboren und wuchs dort und im Chicagoer Vorort Wheaton, Illinois, auf. Sein Vater war der Direktor einer erfolgreichen Versicherungsgesellschaft, so dass das Leben immer sicher war und Edwin großzügige finanzielle Unterstützung genoss. Er war ein körperlich starker, begabter Athlet, ein charmanter, witziger, gutaussehender Mann - nach der Beschreibung von William G. Cropper war er "vielleicht zu gutaussehend"; "Adonis", so ein anderer Fan. Nach seinen eigenen Geschichten gelang es ihm im Leben mehr oder weniger ständig, Heldentaten zu vollbringen - Ertrinkende zu retten, verängstigte Menschen auf den Schlachtfeldern in Frankreich in Sicherheit zu bringen, Boxweltmeister mit Niederlagen in Ausstellungsspielen zu verwechseln.in einer kleinen Stadt in Missouri am Rande des Ozark-Plateaus und wuchs dort und im Chicagoer Vorort Wheaton, Illinois, auf. Sein Vater war der Direktor einer erfolgreichen Versicherungsgesellschaft, so dass das Leben immer sicher war und Edwin großzügige finanzielle Unterstützung genoss. Er war ein körperlich starker, begabter Athlet, ein charmanter, witziger, gutaussehender Mann - nach der Beschreibung von William G. Cropper war er "vielleicht zu gutaussehend"; "Adonis", so ein anderer Fan. Nach seinen eigenen Geschichten gelang es ihm im Leben mehr oder weniger ständig, Heldentaten zu vollbringen - Ertrinkende zu retten, verängstigte Menschen auf den Schlachtfeldern in Frankreich in Sicherheit zu bringen, Boxweltmeister mit Niederlagen in Ausstellungsspielen zu verwechseln.in einer kleinen Stadt in Missouri am Rande des Ozark-Plateaus und wuchs dort und im Chicagoer Vorort Wheaton, Illinois, auf. Sein Vater war der Direktor einer erfolgreichen Versicherungsgesellschaft, so dass das Leben immer sicher war und Edwin großzügige finanzielle Unterstützung genoss. Er war ein körperlich starker, begabter Athlet, ein charmanter, witziger, gutaussehender Mann - nach der Beschreibung von William G. Cropper war er "vielleicht zu gutaussehend"; "Adonis", so ein anderer Fan. Nach seinen eigenen Geschichten gelang es ihm im Leben mehr oder weniger ständig, Heldentaten zu vollbringen - Ertrinkende zu retten, verängstigte Menschen auf den Schlachtfeldern in Frankreich in Sicherheit zu bringen, Boxweltmeister mit Niederlagen in Ausstellungsspielen zu verwechseln. Illinois Sein Vater war der Direktor einer erfolgreichen Versicherungsgesellschaft, so dass das Leben immer sicher war und Edwin großzügige finanzielle Unterstützung genoss. Er war ein körperlich starker, begabter Athlet, ein charmanter, witziger, gutaussehender Mann - nach der Beschreibung von William G. Cropper war er "vielleicht zu gutaussehend"; "Adonis", so ein anderer Fan. 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Es sah alles zu gut aus, um es zu glauben. Ja … Trotz all seiner Talente und Fähigkeiten war Hubble auch ein unverbesserlicher Lügner. Es war mehr als seltsam, denn Hubbles Leben war von klein auf reich an echten Unterschieden, manchmal überraschend reichlich. 1906 gewann er für einen Schulathletikwettbewerb Stabhochsprung, Kugelstoßen, Diskus- und Hammerwurf, Hochsprung und Laufen und war Teil des Teams, das die 1-Meilen-Staffel gewann - kurz gesagt, sieben erste Plätze in einem Wettbewerb, außerdem war er im Weitsprung Dritter. Im selben Jahr stellte er den Illinois-Hochsprungrekord auf, zeichnete sich akademisch aus und trat problemlos in die Universität von Chicago ein, wo er Physik und Astronomie studierte (zufällig wurde die Fakultät von Albert Michelson geleitet). Hier gehörte er zu den ersten Rhodes Fellows in Oxford. Seine drei Jahre in England drehten eindeutig den Kopf, denn als er 1913 nach Wheaton zurückkehrte, begann er, einen Umhang mit Kapuze von Inverness zu tragen, eine Pfeife zu rauchen und eine seltsam pompöse Sprache zu verwenden - nicht ganz britisch, aber so ähnlich - das hat fürs Leben gehalten. Später behauptete er, er habe einen Großteil seiner zwanziger Jahre in Kentucky als Anwalt gearbeitet, obwohl er tatsächlich als Schullehrer und Basketballtrainer in New Albany, Indiana, arbeitete, bevor er promovierte und kurz beim Militär diente. (Er kam einen Monat vor dem Waffenstillstand in Frankreich an und hörte mit ziemlicher Sicherheit kein einziges lebendes Feuer.) 1919, im Alter von 30 Jahren, zog er nach Kalifornien und erhielt eine Stelle am Mount Wilson Observatory in der Nähe von Los Angeles. Schnell und mehr als unerwartet wird er zum herausragendsten Astronomen des 20. Jahrhunderts. Es lohnt sich, einen Moment innezuhalten und sich vorzustellen, wie wenig über den Weltraum zu dieser Zeit bekannt war.
Astronomen schätzen heute, dass es im sichtbaren Universum etwa 140 Milliarden Galaxien gibt121. Dies ist eine riesige Zahl, viel mehr als Sie sich vorstellen können. Wenn Galaxien gefrorene Erbsen wären, würde diese Menge ausreichen, um einen großen Konzertsaal zu füllen, beispielsweise Boston Garden oder Royal Albert Hall. (Dies wurde tatsächlich vom Astrophysiker Bruce Gregory berechnet.) Als Hubble 1919 sein Auge näher an das Okular brachte, war die Anzahl der bekannten Galaxien genau eins - die Milchstraße. Alles andere wurde entweder als Teil der Milchstraße oder als eine von vielen entfernten, geringfügigen Gasansammlungen angesehen. Hubble zeigte bald, wie falsch dieser Glaube war, und für das nächste Jahrzehnt ging Hubble zwei der grundlegendsten Fragen unseres Universums an: die Bestimmung seines Alters und seiner Größe. Um eine Antwort zu erhalten, mussten zwei Dinge bekannt sein: Wie weit sind bestimmte Galaxien entfernt und wie schnell bewegen sie sich von uns weg (d. H. Die Geschwindigkeit der Rezession). Die Rotverschiebung gibt uns die Geschwindigkeit an, mit der Galaxien zurückgehen, sagt aber nichts über die Entfernungen zu ihnen aus. Zur Bestimmung der Entfernungen werden sogenannte "Referenzkerzen" benötigt - Sterne, deren Leuchtkraft zuverlässig berechnet und als Standard zur Messung der Helligkeit anderer Sterne (und damit der relativen Entfernung zu ihnen) verwendet werden kann. Die Leuchtkraft kann zuverlässig berechnet und als Standard für die Messung der Helligkeit anderer Sterne (und damit des relativen Abstands zu ihnen) verwendet werden. Die Leuchtkraft kann zuverlässig berechnet und als Standard für die Messung der Helligkeit anderer Sterne (und damit des relativen Abstands zu ihnen) verwendet werden.
Das Glück kam zu Hubble, kurz nachdem eine herausragende Frau namens Henrietta Swann Levitt herausgefunden hatte, wie man solche Sterne findet. Levitt arbeitete als Taschenrechner am Harvard College Observatory122. Taschenrechner haben ihr ganzes Leben lang Fotoplatten mit eingefangenen Sternen untersucht und Berechnungen durchgeführt - daher der Name. Es war mehr als eine mühsame Aufgabe, aber es gab damals keinen anderen Astronomie-Job für Frauen in Harvard - und auch nicht an anderen Orten. Diese Anordnung war zwar unfair, hatte aber unerwartete Vorteile: Sie bedeutete, dass die Hälfte der besten Köpfe Aktivitäten unternahm, die sonst wenig Aufmerksamkeit erregen würden, und Bedingungen schuf, unter denen es Frauen letztendlich gelang, die Details der Struktur des Kosmos herauszufinden, die sich oft entzogen hatten Aufmerksamkeit ihrer männlichen Kollegen.
Ein Harvard-Rechner, Annie Jump Cannon, hat durch ständige Arbeit mit den Sternen ihre Klassifizierung so bequem erstellt, dass sie noch heute verwendet wird. Levitts Beiträge zur Wissenschaft waren noch solider. Sie bemerkte, dass variable Sterne eines bestimmten Typs, nämlich die Cepheiden (benannt nach dem Sternbild Cepheus, in dem der erste entdeckt wurde), in einem genau definierten Rhythmus pulsieren und so etwas wie einen Sternherzschlag zeigen. Cepheiden sind äußerst selten, aber mindestens eine davon ist den meisten von uns bekannt - der Nordstern ist eine Cepheid.
Wir wissen jetzt, dass Cepheiden auf ähnliche Weise pulsieren, weil sie alte Sterne sind, die in der Sprache der Astronomen die "Hauptsequenzstufe" durchlaufen haben und zu roten Riesen werden. Die Chemie der roten Riesen ist für unsere Präsentation etwas kompliziert (es erfordert zum Beispiel ein Verständnis der Eigenschaften einfach ionisierter Heliumatome und vieler anderer Dinge), aber um es einfach auszudrücken: Sie verbrennen die Brennstoffreste so, dass das Ergebnis streng rhythmische Veränderungen sind scheinen. Levitts geniale Vermutung war, dass man durch Vergleichen der relativen Helligkeit der Cepheiden an verschiedenen Punkten am Himmel bestimmen kann, wie sich die Entfernungen zu ihnen verhalten. Sie könnten als Referenzkerzen verwendet werden, ein Begriff, den Levitt geprägt hat und den jeder zu verwenden begann. Diese Methode ermöglicht es, nur relative und nicht absolute Entfernungen zu bestimmen, aber es war immer noch die erste Möglichkeit, große Entfernungen im Universum zu messen. (Um die Bedeutung dieser Erkenntnisse in wahres Licht zu rücken, ist es vielleicht erwähnenswert, dass zu der Zeit, als Levitt und Die Kanonen zogen ihre Schlussfolgerungen über die grundlegenden Eigenschaften des Weltraums und hatten nur vage Bilder von entfernten Sternen auf fotografischen Platten, Harvard-Astronom William G. Piquet-ring124 als wegweisende Theorie, dass die dunklen Flecken auf dem Mond durch Horden von saisonal wandernden Insekten verursacht werden.)(Um die Bedeutung dieser Einsichten in ihr wahres Licht zu rücken, ist es vielleicht erwähnenswert, dass zu einer Zeit, als Levitt und Cannon ihre Schlussfolgerungen über die grundlegenden Eigenschaften des Kosmos zogen, sie zu diesem Zweck nur vage Bilder entfernter Sterne auf Fotoplatten hatten, Harvard-Astronom William G. Piquet-ring124, der natürlich jederzeit durch ein erstklassiges Teleskop schauen konnte, entwickelte seine eigene bahnbrechende Theorie, dass die dunklen Flecken auf dem Mond durch Horden von saisonal wandernden Insekten verursacht wurden.)(Um die Bedeutung dieser Einsichten in ihr wahres Licht zu rücken, ist es vielleicht erwähnenswert, dass Levitt und Cannon zu einer Zeit, als sie ihre Schlussfolgerungen über die grundlegenden Eigenschaften des Kosmos zogen, zu diesem Zweck nur vage Bilder entfernter Sterne auf Fotoplatten hatten, Harvard-Astronom William G. Piquet-ring124, der natürlich jederzeit durch ein erstklassiges Teleskop schauen konnte, entwickelte seine eigene bahnbrechende Theorie, dass die dunklen Flecken auf dem Mond durch Horden von saisonal wandernden Insekten verursacht wurden.)Wann immer er durch ein erstklassiges Teleskop schauen wollte, entwickelte er seine eigene, nicht weniger als eine innovative Theorie, dass dunkle Flecken auf dem Mond durch Horden von saisonal wandernden Insekten verursacht werden.)Wann immer er durch ein erstklassiges Teleskop schauen wollte, entwickelte er seine eigene, nicht weniger als eine innovative Theorie, dass dunkle Flecken auf dem Mond durch Horden von saisonal wandernden Insekten verursacht werden.)
Durch die Kombination von Levitts Weltraumlineal mit den Rotverschiebungen von Vesto Slipher hat Hubble einen neuen Blick auf die Schätzung der Entfernungen zu einzelnen Objekten im Weltraum geworfen. 1923 zeigte er, dass der entfernte, mit M31 bezeichnete geisterhafte Nebel im Sternbild Andromeda überhaupt keine Gaswolke ist, sondern eine Streuung von Sternen, eine echte Galaxie, die hunderttausend Lichtjahre breit ist und mindestens neunhunderttausend Lichtjahre von uns entfernt ist. Das Universum erwies sich als umfangreicher - viel umfangreicher, als sich irgendjemand hätte vorstellen können. 1924 veröffentlichte Hubble seinen Schlüsselartikel "Cepheids in Spiral Nebulae", in dem er zeigte, dass das Universum nicht aus einer Milchstraße besteht, sondern aus einer großen Anzahl separater Galaxien - "Inseluniversen", von denen viele größer als die Milchstraße und viel weiter entfernt sind.
Diese Entdeckung allein hätte ausgereicht, um ihn als Wissenschaftler berühmt zu machen, aber Hubble beschloss nun, festzustellen, wie groß das Universum ist, und machte eine noch überraschendere Entdeckung. Er begann die Spektren entfernter Galaxien zu messen und setzte die von Slipher in Arizona begonnene Arbeit fort. Mit Hookers neuem 100-Zoll-Teleskop am Mount Wilson Observatory stellte er anhand genialer Schlussfolgerungen in den frühen 1930er Jahren fest, dass sich alle Galaxien am Himmel (mit Ausnahme unseres lokalen Clusters) von uns entfernten. Darüber hinaus sind ihre Geschwindigkeiten fast genau proportional zu ihren Entfernungen: Je weiter die Galaxie entfernt ist, desto schneller bewegt sie sich, was wirklich erstaunlich war. Das Universum dehnte sich schnell und gleichmäßig in alle Richtungen aus. Sie müssen keine reiche Vorstellungskraft haben, um rückwärts zu zählen und zu verstehendass alles von einem zentralen Punkt aus begann. Es stellte sich heraus, dass das Universum weit davon entfernt war, eine konstante, bewegungslose, endlose Leere zu sein, wie sich jeder vorstellte. Es stellte sich heraus, dass es eine Welt mit einem Anfang war. Dies bedeutet, dass es ein Ende haben kann.
Es ist überraschend, wie Stephen Hawking bemerkte, dass die Idee eines expandierenden Universums noch nie jemandem in den Sinn gekommen war. Das statische Universum, wie es Newton und jedem denkenden Astronomen nach ihm klar sein sollte, würde unter der Wirkung der gegenseitigen Anziehung aller Objekte einfach nach innen zusammenbrechen. Darüber hinaus gab es ein weiteres Problem: Wenn die Sterne in einem statischen Universum endlos brannten, würde es unerträglich heiß werden - zu heiß für Kreaturen wie uns. Die Idee eines expandierenden Universums löste die meisten dieser Probleme auf einen Schlag. Hubble war ein weitaus besserer Beobachter als ein Denker und erkannte die Bedeutung seiner Entdeckungen nicht sofort vollständig. Zum Teil, weil er Einsteins allgemeine Relativitätstheorie überhaupt nicht kannte. Das ist ziemlich überraschend, denn zu dieser Zeit waren Einstein und seine Theorie weltberühmt. Darüber hinaus nahm Michelson 1929 - damals schon in fortgeschrittenen Jahren, aber immer noch lebhaft und als Wissenschaftler angesehen - eine Position am Mount Wilson ein, um die Messung der Lichtgeschwindigkeit mit seinem zuverlässigen Interferometer aufzunehmen, und er musste es wahrscheinlich zumindest Erwähnung von Hubble über die Anwendbarkeit von Einsteins Theorie auf seine Entdeckungen. Auf jeden Fall verpasste Hubble die Gelegenheit, theoretische Schlussfolgerungen aus seiner Entdeckung zu ziehen. Hubble verpasste die Gelegenheit, theoretische Schlussfolgerungen aus seiner Entdeckung zu ziehen. Hubble verpasste die Gelegenheit, theoretische Schlussfolgerungen aus seiner Entdeckung zu ziehen.
Diese Chance (zusammen mit einer Promotion am Massachusetts Institute of Technology) hatte der belgische Wissenschaftler und Priester Georges Lemaitre. Lemaitre kombinierte die beiden Teile seiner eigenen "Theorie des Feuerwerks", die davon ausging, dass das Universum von einem geometrischen Punkt aus begann, einem "Uratom", das auseinandergerissen wurde und sich seitdem weiter zerstreut. Diese Idee hat die moderne Idee des Urknalls sehr genau vorweggenommen, war ihrer Zeit jedoch so weit voraus, dass Lemaitre selten mehr als die paar Sätze bekommt, die wir ihm hier gewidmet haben. Es wird Jahrzehnte dauern, bis die Welt zusammen mit der zufälligen Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung durch Penzias und Wilson und ihrer zischenden Antenne in New Jersey vom Urknall eine interessante Idee in eine verfestigte Theorie verwandelt. Weder Hubble noch Einstein nahmen an dieser großen Geschichte teil. Aber,Obwohl es damals niemand erraten hätte, spielten beide eine so bedeutende Rolle, wie sie es sich erhofft hatten. 1936 schrieb Hubble das beliebte Buch Kingdom of the Nebulae, in dem er seine eigenen bemerkenswerten Leistungen lobte. Hier zeigte er schließlich, dass er sich mit Einsteins Theorie vertraut gemacht hatte - zumindest bis zu einem gewissen Grad: Er widmete ihr vier von zweihundert Seiten.
Hubble starb 1953 an einem Herzinfarkt. Ein letzter, etwas seltsamer Umstand erwartete ihn. Aus irgendeinem mysteriösen Grund lehnte seine Frau die Beerdigung ab und sagte nie, was sie dem Körper angetan hatte. Ein halbes Jahrhundert später ist der Ort der Überreste des größten Astronomen des 20. Jahrhunderts unbekannt. Was das Denkmal betrifft, müssen Sie in den Himmel schauen, in dem sich das Weltraumteleskop befindet, das 1990 gestartet und nach ihm benannt wurde.
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