Muss man einen Dr. in Physik haben um begreifen zu können wie das Universum aufgebaut und wie es entstanden ist?

Das Flachheits-Problem Eine scheinbar unmögliche Raumkrümmung

Das zweite große Problem der Urknalltheorie ist das Flachheits-Problem. Aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geht hervor, dass der Raum durch die Gravitation gekrümmt wird: Ein Stern erzeugt beispielsweise eine Art Delle im Raumzeit-Gefüge. Aber auch das Universum als Ganzes hat eine Geometrie.

Diese Raumkrümmung ergibt sich aus der Materie- und Energiedichte des Alls im Verhältnis zur Expansion. Denn je mehr Materie es gibt, desto stärker wirkt ihre Schwerkraft der ausdehnenden Kraft entgegen. Ist die Dichte des Universums zu gering, dann geht die Expansion ewig weiter – die Raumkrümmung ist negativ. Enthält das Universum dagegen genügend Masse, um die Expansion zu stoppen und irgendwann sogar zu einem Kollaps des Universums zu führen, spricht man von einer positiven Krümmung.

Fast flach

Doch Messungen der Weltraumobservatorien WMAP und Planck zeigen, dass das Universum auf dem schmalen Grat zwischen diesen beiden Extremen liegt: Es ist flach. Das bedeutet, dass die Dichte nahe am kritischen Wert 1 liegt. Sie reicht demnach fast genau aus, um die Balance zwischen ewiger Expansion und einem Kollaps zu halten.

Das klingt erstmal prima, aber der entscheidende Knackpunkt verbirgt sich im Wörtchen „fast“. Denn nach der Allgemeinen Relativitätstheorie kann ein Wert so nahe an der kritischen Dichte eigentlich nicht sein. Hätte das Universum genau die kritische Dichte, dann wäre alles wunderbar: Es bliebe vom Urknall bis heute und in die ferne Zukunft alles stabil. Aber wenn beim Urknall die Dichte nur ein kleines bisschen abwich, dann hätte sich diese Abweichung seither drastisch verstärken müssen.

22. Mai 2015

https://www.scinexx.de/dossierartikel/das-flachheits-problem/

Answer 1

[Dr. Volker Kratzenberg-Annies]

Habt ihr keine einfachere Frage? ;-) Du hast ja viele Aspekte schon sehr ausführlich genannt. Nun ist es ja so, dass die Antwort erstens immer 42 ist (Späßchen) und sich zweitens unserer Vorstellungskraft weitgehend entzieht. Wie soll man sich ein flaches Universum vorstellen? Wie ein sattelförmiges? Und was hat es sich mit der seltsamen Krümmung des Raumes und der vierten Dimension auf sich? Um auf die Ausgangsfrage zu kommen: Doch, um diese Problemstellungen richtig zu durchdringen, muss man wahrscheinlich Physik studiert haben (was ich selbst übrigens nicht getan habe). Aber zumindest können populärwissenschaftliche Bücher und Podcasts auch Laien an diese Thematik heranführen.