Frage von sasi8, 103

Physikprojekt zu "Die Entstehung des Universums". Die Frage ist, Warum die umfassenderen Theorien hinsichtlich der Entstehung des Univer Weltbildes noch jung ?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Daoga, 64

Die umfassenden Theorien sind relativ jung... weil die Technologien, mit denen man aufgestellte Hypothesen beweisen oder widerlegen kann, noch gar nicht so lange existieren, zum Beispiel Teleskope im Weltall (Hubble). Mit jeder neuen Erkenntnis, die so ein Teleskop oder ein Meßgerät für Gravitationswellen an echten Meßergebnissen bringt, verbessern sich die Theorien, weil man die Theorie mit der Realität vergleichen und anpassen kann.  

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 29

Noch ein paar Ergänzungen zu den wie immer informativen Beiträgen von ute.

Neue Theorien:
Jahrtausende lang ging man davon aus, dass das Universum hinter der Milchstraße endet. Dort sollte dann die Region der Götter bzw. des biblischen Gottes kommen und dort sollten die himmlischen Sphären sein, wo Gottes Thron steht und die Auferstandenen sich sammeln. Dieses Weltbild liegt der gesamten Antike incl. der biblischen Schilderungen zu Grunde. An diesem Bild änderte auch der Übergang vom geozentrischen zum heliozentrischen Weltbild nichts.

Es ist noch nicht einmal 100 Jahre her, dass Edwin Hubble im Jahre 1923 entdeckte, dass das Universum sehr viel größer ist und bei weitem nicht hinter der Milchstraße aufhört sondern dass es außerhalb der Milchstraße "unendlich" viele weitere Galaxien gibt.

Er seither ist man überhaupt auf die Idee gekommen, die Frage nach dem Ursprung des Universums neu zu stellen. Weitere Beobachtungen, z.B. der Flugrichtung der Galaxien, führten dann zum Schluss, dass sich das Universum ständig ausdehnt und zwar so, dass es einen gemeinsamen lokalen Ursprung aller Bewegungen gab. Seither überprüft man diese Theorie des Urknalls, also eines lokalen Urpsrunges von allem und sämtliche bisherigen Berechnungen und Beobachtungen stützen diese Theorie. Gegenteilige Beobachtungen/Messungen gibt es nicht.

Offene Fragen/Widersprüche
Zunächst mal ist festzustellen, dass uns die moderne wissenschaftliche Kosmologie in weniger als 100 Jahren deutlich mehr Erkenntnis gebracht hat, als die religiöse Kosmologie innerhalb einiger Tausend Jahre zuvor.
Da es sich hier noch um eine relativ neue Forschung handelt, sind natürlich auch noch viele Fragen offen und es gibt für künftige Forschergenerationen noch reichlich zu tun und zu forschen.
Beim Entwickeln einer neuen Theorie ist es auch ganz normal, dass immer wieder mit Hypothesen gearbeitet wird, sozusagen als Denkansatz, die im Laufe der Überprüfung verifiziert oder falsifiziert werden. Das ist völlig normal auf der Suche nach der Wirklichkeit. 

Der Ursprung des Universums/Singularität:
Zunächst versuchte man, den Urknall und die Ausdehnung des Universums ausschließlich auf der Basis deterministischer/reduktionistischer Physik (Newton, Einstein,Planck) zu erklären. Dabei brechen aber die Gleichungssysteme zusammen,
sobald man zu dicht an den Urknall heranrechnet. Da werden laufen
diverse Parameter/Variablen gegen Null oder Unendlich. Das gibt es aber
nicht in der Realität und daher spricht man von einer Singularität.
Singularität bedeutet nichts anderes als: "Hier liegt ein Einzelfall
vor, der mathematisch nicht allgemein eschrieben werden kann." Oder
deutlicher: Singularität ist ein nettes Wort um auszudrücken, dass die
Mathematik hier versagt. Selten haben Singularitäten etwas mit realer
Physik zu tun, meistens zeigen sie nur fehlende Erkenntnisse an.

Lösung der Singularität:
Die Singularität, manchmal auch als "kosmologisches Paradoxon" zu lesen, ist im Prinzip gelöst mit der Theorie Dissipativer Strukturen, für die Ilya Prigogine 1977 den Nobelpreis erhielt.
Prigogine bemängelte darin u.a. an den bisherigen reduktionistischen Ansatz, bei dem die Materie einfach nur "da" ist, ohne zu erklären, wie und woher sie entstanden ist. Und genau darauf beruhe das mathematische Versagen der klassischen Physik.
Würde man den Urknall dagegen als Dissipative Struktur betrachten, gäbe es keine Singularität mehr.
Mit seiner Theorie berechnete Prigoine den Moment, an dem aus Energie Materie in einem einmaligen Ereignis entstand. Dabei berücksichtigte er vor allem den 2. Hauptsatz der Thermodynamik und stellte dabei fest, dass bei der Umwandlung von Energie in Materie eine ungeheuer große Menge Entropie entstanden sein musste, die noch irgendwo im Universum "rumfliegt". Seine Berechnungen ergaben, dass diese Entropie sich in der Hintergrundstrahlung befinden muss, die etwa die Hälfte der Gesamtentropie des Univerums beinhaltet und daher eine Temperatur von etwa 2,7 K haben müsste. Er vermutete auch, dass es in der Hintergrundstrahlung gewisse, wenn auch kleine Fluktuationen (Unregelmäßigkeiten) geben müsste
Da seine Berechnungen exakt den Messergebnissen entsprachen und keinerlei gegenteiligen Beobachtungen vorliegen, kann hier von einer belegten Theorie gesprochen werden. Mit der Betrachtung des Urknalles als Dissipative Struktur entfällt auch die Singularität der klassischen Physik.

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Physik & Universum, 32

Hallo sasi8,

erst einmal ganz allgemein: Du hilfst den Leuten hier, wenn Du nicht einfach den Satz, den Dir Dein Physiklehrer vorgegeben hat, hier reintippst, sondern wenn Du uns etwas mehr Informationen gibst.

Zum Beispiel:

- Auf welcher Schule und in welcher Klasse bist Du?

- Was ist Dein Vorwissen?

- Was hast Du denn schon selber recherchiert und was weißt Du denn über den Urknall?

Je datailierter Du die Fragen stellst, die sich Dir aus Deinen eigenen Recherchearbeiten (räusper) ergeben, desto besser können wir Dir helfen. Ok?

So.

Dann - es wurde hier schon angesprochen - was ist "jung"?

Die Urknallhypothese stammt ursprünglich von Lemaítre und wurde im Jahr 1931 formuliert. Durchgesetzt hat sie sich nach der Entdeckung der Hintergrundstrahlung in den 1960ern. Genauere Vermessung der Hintergrundstrahlung stammen von aktuellen Satelliten wie WMAP und PLANCK.

Was meinst Du also mit "jung"? Dafür, dass die Teleskope erst in den 1920ern in der Lage waren, Entfernungen zu anderen Galaxien zu messen - vorher dachte man, die "Nebelfleckchen" würden zur Milchstraße gehören - ging es eigentlich mit der Entdeckung, dass sich die Galaxien auseinander bewegen, sehr schnell.

Ich habe die Geschichte der Urknallmodelle einmal hier beschrieben:

https://www.gutefrage.net/frage/wie-begruendete-edwin-hubble-die-urknalltheorie

Vielleicht solltest Du Dir aber einmal einen ausführlicheren Vortrag anschauen, um etwas Grundwissen über den Urknall zu sammeln?

Grüße

Antwort
von PeterKremsner, 37

Könntest du bitte die Frage editieren und verständlich formulieren?

Willst du wissen warum die Theorien zur Entstehung des Universums recht jung sind?

In dem Fall musst du auch sagen, was für dich jung ist, 10 Jahre 100 Jahre etc...

Kommentar von sasi8 ,

es geht darum, dass wir erklären sollen wieso die umfassenderen Theorien hinsichtlich der Entstehung des Universums noch so jung sind.

Kommentar von PeterKremsner ,

Achso, da kann ich dich nur auf die Antwort von Daoga verweisen, der es bereits geschrieben hat ;)

Dazu kommt das die Grundsätzlichen Mathematischen Ansätze und physikalische Theorien auf denen manche Thesen beruhen auch noch nicht all zu alt sind, diese wurden im Prinzip alle im 20 Jahrhundert entwickelt.

Grundsätzlich kann man aber sagen, dass es mehr Thesen als Theorien sind, die somit noch nicht bewiesen wurden, aber alle diese Thesen haben gemein, dass sie zu dem Universum führen, das wir heute kennen.

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