Urknall-Theorie plausibel?
Ich frage mich, wie die Menschheit auf die Idee vom Urknall gekommen ist. Die hatten ja keine Zeitmaschine oder sowas um es nachzuprüfen. Was sind denn die Beweise, die dafür stehen? Ist es zu 100% sicher, dass das Universum durch einen Urknall entstanden ist? Mir wurde beigebracht nicht alles zu glauben, was mir erzählt wird.
10 Antworten
Hallo Coronakiller,
Mir wurde beigebracht nicht alles zu glauben, was mir erzählt wird.
Das ist nun aber auch das Grundprinzip der Naturwissenschaft. Die ist nämlich die Methode, kühne Ideen auftzstellen - diese aber den schärfst möglichen Tests an der Beobachtung zu unterziehen, um ständig und unaufhörlich zu suchen, wo man sich geirrt hat. Naturwissenschaft sucht ständig über den Test an der Beobachtung, wo sich Fehler in unser Wissen eingeschlichen haben.
Die Idee vom Urknall hat nun 90 Jahre schärfste Tests durch sehr viele Kritiker bestanden. Sie wurde im Laufe dieser Zeit nicht etwa mehr und mehr durch die Beobachtungsdaten in Zweifel gezogen, sondern konnte mehr und mehr die Geschichte des gesamten Universums erklären.
Wichtig ist aber dabei auch, sich korrekt vorzustellen, was Physiker mit "Urknall" eigentlich meinen: Eine Art Phasenübergang, der dazu führte, dass der Raum, den das heutige beobachtbare Universum damals einnahm, anfing, sich auszudehnen. Infolge dieser Ausdehnung sank die Energiedichte und Materie und unsere physikalischen Gesetze "froren" dabei aus.
Die hatten ja keine Zeitmaschine oder sowas um es nachzuprüfen.
Auch wenn es der Laie oft anders meint: Zeugenaussagen gelten schon vor Gericht nicht unbedingt als zuverlässige Beweismittel. Selten werden sie knallharte Indizien schlagen.
Insofern kein Problem sondern von Vorteil, wenn man in der Naturwissenschaft nicht auf Zeitzeugen setzen kann, sondern auf objektiv prüfbare, reproduzierbare Beobachtungsdaten.
Und ja: Wir sehen sehr weit in die Vergangenheit des Universums zurück, weil Licht eben nur mit endlicher Geschwindigkeit unterwegs ist. Je weiter eine andere Galaxie von uns weg ist, desto länger ist es her, dass das Licht ausgestrahlt wurde, das uns heute erreicht.
Wir sehen also, je tiefer wie ins Universum schauen, quasi wie mit einer Zeitmaschine zurück in dessen Vergangenheit. Wir können tatsächlich die ersten Sterne __sehen__, die sich nach dem Urknall gebildet haben. Wir können tatsächlich das erste Licht, das sich nach dem Urknall im Universum ausgebreitet hat, sehen und untersuchen. - Und unsere Modelle für die Abläufe beim Urknall daran testen.
1) Wie entstand die Idee vom Urknall?Lnage Zeit beherrschte die Vorstellung vom "Steady State" Universum auch die Köpfe der Astrophysiker. Der Sternhimmel galt als ewig und nahezu unveränderlich. Von anderen Galaxien wusste man nichts. Man dachte, alle auch im Teleskop je beobachteten Nebel würden irgendwie zur Milchstraße gehören....
1917 gelang es erstmals im damals leistungsstärksten Teleskop auf dem Mount Wilson einzelne Sterne im "Andromedanebel" M31 aufzulösen. Man konnte jetzt also mit der Suche nach Cepheidenveränderlichen darin beginnen, die eine gute Grundlage für astronomische Entfernungsbestimmungen sind. 1923 gelang Edwin Hubble eine erste grobe Entfernungsbestimmung, die eindeutig zeigte, dass der Andromedanebel nicht zur Milchstraße gehören kann, sondern ein eigenständiges Sternensystem ist.
Im Laufe der 1920er gelang das für einige - rund 20 - "nahe" Galaxien. Gleichzeitig beobachtete man auch die Dopplerverschiebungen der Galaxien und stellte überrascht fest, dass sich alle außer der Andromeda von uns entfernen. 1929 veröffentlichte Hubble seine berühmte Gerade: Je weiter die Galaxien weg sind, desto schneller entfernen sie sich von uns.
https://apod.nasa.gov/diamond_jubilee/d_1996/hubble_fig1_full.gif
1931 veröffentlichte Lemaître die erste Idee eines "Urknallmodells", das sich aber in der damaligen Formulierung noch ziemlich von dem unterschied, was wir heute darunter verstehen.
Die Idee entsteht durch obige Graphik, die sich am besten dadurch erklären lässt, dass sich der Raum selbst ausdehnt. Dadurch nehmen die Entfernungen zwischen den eingebetteten Objekten zu - je schneller, je mehr Raum zwischen ihnen liegt. Denkt man dies weiter und weiter zurück, kommt man zu dem Zeitpunkt, an dem das heutige beobachtbare Universum nur ein winziges Volumen einnimmt.
Da die Daten damals noch recht fehlerbehaftet waren, hatte das neue, revolutionäre Modell natürlich Schwierigkeiten, zu überzeugen und sich durchzusetzen. Überhaupt stammt der Name "Urknall" von den Kritikern des Modells.
2) Bestätigung durch Eintreffen von Vorhersagen des ModellsWie gesagt: In der Naturwissenschaft glauben wir unsere Modelle nicht - im Gegenteil: Wir zweifeln sie an. Um zu schauen, ob unser Zweifel gerechtfertigt ist, errechnen wir aus den mathematisch formulierten Modellen Vorhersagen für weitere konkrete Beobachtungen... und die führen wir dann durch.
Der Gedankengang ist also: __Wenn__ diese Vermutung richtig wäre, müssten wir dies und jenes beobachten. Und das sin starke Argumente dafür, dass ein Modell die Natur gar nicht sooo schlecht beschreibt. Denn wer das Modell nach dem Eintreffen von Beobachtungsvorhersagen verwerfen will, der muss erst mal erklären, warum völlig falsche Modelle so tolle Vorhersagen liefern konnten.
Ungefähr klar?
Sind denn Vorhersagen aus dem Urknallmodell eingetroffen? Ja.
a) Hintergrundstrahlung
In den 1940ern berechneten Physiker dann, wie dicht und heiß das Universum an Anfang gewesen ist, wenn es im Urknall entstanden ist: Unvorstellbar dicht und heiß. So dicht, dass sich Starhlung am Anfang gar nicht ausbreiten kann - es kommt sofort wieder zu einer Wechselwirkung.
Das Universum muss sich am Anfang also erst einmal eine Zeit lang ausdehnen und abkühlen, bevor sich das Licht ungehindert ausbreiten kann.
Aus dieser Überlegung berechnete man, dass es eine Art Nachhall im Universum geben muss, wenn es im Urknall entstanden ist: Das entfernteste Licht, das man beobachten kann, das muss in alle Richtungen aus der Zeit stammen, als das Universum durchsichtig wurde: Das erste Licht, das sich im Universum ausbreiten konnte. Die Vorhersage war eine gleichmäßig aus allen Richtung kommende Strahlung, bis heute abgekühlt durch die Expansion auf unter 3 Kelvin.
1964 haben Penzias und Wilson diese Hintergrundstrahlung entdeckt - obwohl sie gar nicht danach suchten. Sie gilt bis heute als einer der besten Belege für den Urknall, weil die Mikrowellenstrahlung in keinem anderen kosmologischen Modell derart zwanglos erklärbar wird.
2) Die Häufigkeiten der Elemente im Universum
Nur in den ersten Minuten ist es im Urknallmodell heiß genug, damit sich im ganz jungen Universum Elementarteilchen bilden können. ("Primordiale Nukleosynthese") Deswegen bestimmt die im Modell beschriebenen Temperatur- und Druckkurven, wie viel Materie wir in Universum beobachten und in welchem Verhältnis der Elemente.
Die errechneten Verhältnisse von Wasserstoff und Helium stimmen sehr, sehr gut mit den Beobachtungen im Universum überein. Das Urknallmodell erklärt also dieses beobachtete Verhältnis.
3) Bestätigungen in Teilchenexperimenten
In Teilchenbeschleunigern beobachten genau die vorhergesagten Effekte, die wir im dichten heißen Anfangszustand für die ersten Sekundenbruchteile nach dem Urknall erwarten. Weil ganz am Anfang das Universum so dicht ist, spielen hier Quanteneffekte eine Rolle - deswegen können wir kosmologische Modelle in Teilchenbeschleunigern mittesten.
Falls Du Englisch kannst: Dieser Artikel fasst eigentlich recht gut zusammen, dass unsere experimentellen Bestätigungen bis in eine Zeit wenige Sekunden nach dem Urknall zurückreichen:
http://profmattstrassler.com/2014/03/26/which-parts-of-the-big-bang-theory-are-reliable/
Dass unser beobachtbares Universum vor etlichen Milliarden Jahren in einem dichten, heißen Anfangszustand begonnen hat und sich seitdem ausdehnt, ist so gut durch Beobachtungsdaten gestützt, dass es eigentlich rational nicht mehr angezweifelt werden kann. (Ideologische Leugner wird man hingegen auch mit besten Belegen nie los, was etwa die Flacherdler belegen...) Unklarheit herrscht aber über die Vorgänge in den ersten Sekundenbruchteilen, die der Beobachtung bislang nicht zugänglich sind.
Grüße
P.S.: Lass mich noch eine Bemerkung zu den von Dir getaggten Thema "Religion" machen. Das ist hier nämlich einfach fehl am Platze. Die Frage nach dem Urknall ist eine naturwissenschaftliche Frage, genauer einer der Kosmologie bzw. der Astrophysik.
Religiöse Aussagen sind immer Deutungen der Welt aus dem Blickwinkel einer bestimmten Religion heraus. Sie beschreiben aber nie gesetzmäßig innerhalb der Natur ablaufende Prozesse. Das ist der Gegenstandsbereich der Naturwissenschaft.
Entsprechend können religiöse Aussagen NIE Antworten auf naturwissenschaftliche Fragen sein. Die Aussage "Gott war's" ist vielmehr ein willkürliches Abbrechen der naturwissenschaftlichen Fragestellung: Ab dem Punkt, ab dem wir setzen, dass wir nur noch antworten können "das ist so, weil Gott es so gemacht hat", ist jedweder Erkenntnisprozess unterbunden, weil diese Antwort immer und willkürlich setzbar ist, egal welche Beobachtungsdaten nun zu erklären wären.
Ich ergänze deshalb Deine Frage mal noch mit ein paar sinnvolleren Thementags... dann kriegst Du noch ein paar wissenschaftliche Antworten (und nicht nur solche von Kreationisten).
Ich frage mich, wie die Menschheit auf die Idee vom Urknall gekommen ist.
Bis in die 1920er Jahre gingen die Physiker, alllen voran Einstein,m davon aus, dass das Universum statisch ist. In den 1920er Jahren beobachtet und vermaß jedoch der Astronom Edwin Hubbel entfernte Galaxien und stelle dabei fest, dass sich fast alle Galxien von uns entfernen. Außerdem stellte er fest, dass je weiter eine Galaxie entfernt ist, umso schnelller entfernt sie sich. Das ließ nur einen Schluss zu: das Universum dehnt sich aus. Trotz anfängliche Widerstände ließ sich dann auch Albert Einstein durch die eindeutigen Beweise davon überzeugen, dass sich das Universum ausdehnt.
Wenn sich aber das Universum zur Zeit ausdehnt, muss es in der Vergangenheit ja kleiner gewesen sein als heute. Nun ist man hergegangen und hat die einfach mit den bekannten Entfernungen und Geschwindigkeiten der Galaxien zurückgerechnet, um festzustelllen, dass sich vor etwas über 13 Milliarden Jahren sämtliche heutigen Galaxien bzw. deren Materie in einem sehr kleinen Volumen befunden haben mussten. Es gab natürlich wie immer auch Leute, spezielll auch aus der religösen Ecke, die das nicht wahrhaben wollten und dann den Begriff Urknalll erfanden, um diese Erkenntnis ins lächerliche zu ziehen. Dieser Begriff setzte sich dann durch, beschreibt aber durch seine Assoziation mit einer Bombenexplosion nur sehr mangelhaft, was damals passiert ist.
Bis zu einem Zeitpunkt etwa 380.000 nach dem berechneten Urknall liegen nur Berechnungen vor, denn was davor passiert ist, kann man nicht durch Beobachtung verifizieren oder falsifizieren, weil das Universum noch undurchsichtig war. Zu dem Zeitpunkt etwa 380.000 Jahre nach der Stunde 0 entststand schlagartig die heutige stabile Materie und das Universum wurde durchsichtig. Diese Umwandlung kann genau berechnet werden und ergibt, dass dabei enorm viel Entropie erzeugt worden sein musste, die in Form einer Strahlung mit einer Temperatur von etwa 2,7 K abgestrahlt wurde. Hier stimmen die Berechnungen und die Beobachtung der Hintergrundstrahlung völlig überein, sodass dies als Tatsache hingenommen werden kann.
Alles, was nach 380.000 geschah, ist keine reine Berechnung mehr, sondern kann anhand von Beobachtungen durch extrem leistungsstarke Teleskope überprüft werden. Da gibts dann immer wieder Korrekturen im Detail, anhand derer das bisherige Wissen erweitert oder korrigiert werden kann. Aber zumindest ab diesem Zeitpunkt stimmen Theorie und Beobachtung betreffs Ausdehnung und Weiterentwicklung im Wesentlichen so gut überein, dass dies ebenfallls als gesichert angenommmen werden kann.
Die (zufällige) Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung in den 60er Jahren des 20. Jhd. ist für mich Grund genug davon auszugehen, dass es den Urknall wirklich gegeben hat. Diese Hintergrundstrahlung wurde schon vor ihrer Entdeckung hypothetisch angenommen.
Urknall-Theorie...Theoriiiie
Das Universum dehnt sich ja aus was man mit hilfe der Rotverschiebung feststellen konnte, wenn man jetzt also die Ausdehnung umkehrt kommt man irgendwann an einen Punkt wo das gesamte Universum auf einem kleinen Fleck war, das ist in der Theorie der Ursprung des Urknalls gewesen.
Hast du ne Quelle dafür dass es sich nicht ausdehnt?
Wir wissen ja nicht mal wo der Rand des Universums ist, wie sollte man da auch nen Mittelpunkt festlegen können
WIR können den Mittelpunkt nicht festlegen, da wir nicht wissen wo wir sind. Aber jeder begrenzte Raum hat einen Mittelpunkt und wenn das Universum aus einem Punkt expandiert ist muss dort die Mitte sein.....wo auch immer das ist......
Die Ausdehnung wird in Frage gestellt
Rechne selbst mal nach.
Es dehnt sich angeblich mit 70km / s pro Megaparsec aus. 1 Megaparsec sind 3,26 Mio Lichtjahre.
Fûr eine Verdopplung mit 70km /s pro Megaparsec braucht es fast 14Mrd Jahre .... das Universum kann sich seit dem Urknall also nur 1 mal verdoppelt haben.
Wenn es sich beim Urknall schneller aus gedehnt hat muss die Ausdehnungsgeschwindigkeit stark gefallen sein. Sie soll sich aber beschleunigen....
Wie dem auch sei, es wird ja schon von Physiker bezweifelt.
Hier noch ein anderer link
Das interessannte ist die Aussage zur Messmethode . Sie beobachte Sterne und zitat : ".....lässt sich abschätzen, wie weit ihre Muttergalaxie von der Erde entfernt ist. "
Sie schätzen also eine Entfernung und wollen damit einen Werte fûr die Ausdehnung berechne. Was soll das rauskommen?
Irgendwo gibt es einen Link in dem die Berechnung aus anderen Daten gemacht wurde und da kam 0km/s raus....Aber das jetzt wieder zu finden. ....
..es gibt auch Messungen die zeigen das es sich nicht Ausdehnt.
Die Quelle würde mich nun aber auch interessieren... ambesten gleich die wissenschaftliche Fachveröffentlichung, auf die Du Dich hier beziehst (oder zu beziehen vorgibst...).
WIR können den Mittelpunkt nicht festlegen, da wir nicht wissen wo wir sind. Aber jeder begrenzte Raum hat einen Mittelpunkt und wenn das Universum aus einem Punkt expandiert ist muss dort die Mitte sein..
Da steckt die übliche Verwechslung des beobachtbaren Universums mit dem Universum als Ganzes drin.
Das beobachtbare Universum ist endlich groß und wir sitzen im MIttelpunkt.
Das sagt aber nichts über das Universum als Ganzes aus, sondern ist ein reiner Beobachtereffekt: JEDER Beobachter ist in der Mitte seines persönlichen Horizontkreises.
Das Universum als Ganzes braucht keinen Mittekpunkt zu haben: Es könnte unendlich groß sein. Oder es könnte eine geschlossene Topologie ohne Mittelpunkt haben.
Die Vorstellung, mit "Expansion" sei eine Expansion aus einem Mittelpunkt heraus gemeint, ist __falsch__. Expansion meint Raumausdehnung. Überall.
Plausibel.
"Und trotzdem gilt unter Astrophysikern die Standard-Lehrmeinung, dass alles vor 13,8 Milliarden Jahren begann, sagt Prof. Martin Ammon von der Uni Jena: "Die Vorstellung, die man immer hat ist: Es gab schon Raum und Zeit und dort gab es eine große Explosion. So war es definitiv nicht. Denn mit dem Urknall sind nach heutigem Verständnis erst Raum und Zeit entstanden."
Das ist für Kernphysiker Kai Zuber von der TU Dresden so selbstverständlich wie das Amen in der Kirche: "Der Raum war genauso nicht da, wie die Zeit nicht da war. Das ist völlig analog." Diese Idee vom Anfang von Allem - also auch von der Zeit - sollte man gar nicht versuchen zu begreifen oder sich vorzustellen. Man kann es nur akzeptieren und sich vielleicht daran gewöhnen."
ist unsinnig für einen wissenschaftler, da der beginn als zufall angesehen wird.
......es gibt auch Messungen die zeigen das es sich nicht Ausdehnt. Die Hubbelkonstante ist nach neusten Messungen nicht Konstant, sehr fehlerbehaftet und wurde auch schon mit der Geschwindigkeit 0 berechnet . Es gibt auch zudem noch die Blauverschiebung.
Und das lustigste ist, wenn man sagt das der Punkt , an dem der Urknall ausgelöst wurde, dann der Mittelpunkt des Universums ist , dann heist "NEIN , das Universum hat keine Mitte .