Wer kann mir die kosmische Hintergrundstrahlung als Beweis für die Urknalltheorie einfach erklären?
Ich verzweifel leider an der kosmischen Hintergrundstrahlung, die ich in meinem Referat als Beweis für den Urknall erwähnen möchte. Jedoch blick ich selbst nicht wirklich durch - wer kann sie mir in wenigen Worten und möglichst simpel erklären?
Danke!
4 Antworten
Bis etwa 380 000 Jahre nach dem Urknall war das Universum eine homogene Masse aus Elektronen und Protonen, mit denen die Photonen interagierten. Durch die Ausdehnung des Universums erkaltete diese Materie, bis sich die Elektronen und Protonen zu Wasserstoff verbanden, mit denen die Photonen nicht mehr interagieren konnten. Diese Photonen, die 380 000 Jahre nach dem Urknall entstanden, bilden die kosmische Hintergrundstrahlung. Durch die fortschreitende Ausdehnung des Universums wurde auch die Wellenlänge der Photonen verändert, so dass sie heute im Mikrowellenbereich zu finden ist. Jedes Photon dieser Mikrowellenhintergrundstrahlung stammt also aus dieser Zeit. Die gleichmäßige Verteilung der Photonen, ca. 400 pro Quadratzentimeter des Vakuums, bei einer Temperatur von 2,725 (± 0,002) Kelvin ist überall in etwa gleichförmig und unterstützt damit die Relativitätstheorie.
Ich bin zwar auch ein Anhänger der Urknalltheorie, aber sie ist eine Theorie und deshalb stimmt das Wort Beweis nicht. Sondern es müsste Indiz heißen. Allen Indizien ist der Mangel immanent, dass sie nur den Jetzt-Zustand des Universums abbilden, abgesehen von der Reisezeit der elektromagnetischen Wellen und evl. der mit ihnen gereisten Teilchen, sofern dies überhaupt zutrifft. Dass diese Reisezeit überhaupt richtig angesetzt ist, dafür habe ich erhebliche Zweifel. Denn die Zeit läuft bei höherer Gravitation langsamer. Das heißt, nach dem Urknall sehr laaaangsaaam. Die Wissenschaftler rechnen sie aber, glaube ich, linear zurück. Also sie glauben, bei der kosmischen Hintergrundstrahlung den Rand des Universums also den Moment des Urknalls zu sehen. Hier steht das Wort glauben. Das denke ich nicht. Wenn sich vom Moment des Urknalls an die Teilchen mit der eben möglichen maximalen Geschwindigkeit entfernen, die Strahlung mit der nach Relativität/Gravitation gerade möglichen Lichtgeschwindigkeit, dann kann diese Strahlung aus diesem Moment (von den Teilchen, die den Rand des Universums bilden, also mit Lichtgeschwindigkeit gereist sind) niemals auf dem Weg zurück ins Innere des Universums schneller sein. Das müsste sie aber, wenn sie jemals auf die Erde auftreffen sollte. Aus diesem Grund sehen wir in der Hintergundstrahlung m.E. nicht den Anfang des Universums, also ist sie kein Beweis, ja nicht mal ein stichhaltiges Indiz für den Urknall.
Wwolle28,
nicht bös' sein, aber Du solltest Dich erst einmal gründlicher mit den Theorien auseinandersetzen, die Du zu widerlegen versuchst. Da geht schon einiges schief.
Ohne jetzt auf die Details eingehen zu wollen:
Also sie glauben, bei der kosmischen Hintergrundstrahlung den Rand des Universums also den Moment des Urknalls zu sehen.
Nein. Schlicht und ergreifend: Nein - mopsbeha: sag das nur nicht so in Deinem Referat, ja?
Nichts muss "vom Rand des Universums" zurück ins "Innere des Universums" reisen. Der Urknall war überall.
dass der Urknall alles was nun auseinandergeflogen ist, umfasst, und nicht nur den Rand, ist mir klar. Nur, wenn man nicht den Rand betrachten kann, dann kann man auch nichts über den Anfang sagen, weil dann eben keine Informationen vorliegen, was vor dieser langen Zeit war, sondern vielleicht irgendwann dazwischen. Folglich ist die Hintergrundstrahlung dann noch weniger ein Beleg für den Urknall. Dass sie überall annähernd gleich ist, sagt doch nur, dass wir nicht wissen, was da eigentlich die ursache ist, was die 2,7K bringt. Und ganz gleich ist sie nicht mal, sie hat ein nettes Tapeten-Muster. Aber wir sehen nichts davon, wie alt dieses Phänomen in der Ursache ist. Vielleicht hat mein Bild große Schwächen. Ich traue es mir trotzdem, davon zu schreiben, für mich eine Chance, es zu verbessern. Jedenfalls dudele ich nicht nur Lehrsätze nach oder kopiere sie hier rein. Das könnt ich, wär mir aber zu fad. Ich fänd was dabei, zu erfahren, was andere, auch mal über den Schulwissensstand hinaus denken. Gern mal was Provokantes! Fänd´s besser, als darauf hingewiesen zu werden, dass sie mehr wissen oder weiter denken können.
Hallo Wwolle28,
ok, es war ein wenig unfair von mir, einfach ohne weitere Erklärung zu sagen, dass Du sehr unvollständige/falsche Vorstellungen vom Urknall hast. Mein Problem ist aber dennoch, dass es schwer ist, alles auf einmal zu erklären, ok?
Die Hintergrundstrahlung ist nicht deshalb ein Beleg für den Urknall, weil wir in ihr den Urknall selbst sehen würden, wie Du zu meinen scheinst, sondern, weil die Hintergrundstrahlung eine Vorhersage der Urknalltheorie war.
Wir kommen experimentell nämlich sehr, sehr viel näher an den Urknall heran als über astronomische Beobachtungen. Als das Universum erst Sekundenbruchteile alr war, winzig und extremst heiß, galten die Regeln der Experimentarteilchenphysik und der Quantenmechanik. - Und diese können wir hier auf der Erde überprüfen. Experimentell.
Und von dort aus kann man dann vorwärts rechnen. Man nimmt also einen bestimmten Ausgangszustand an und berechnet dann, welche Eigenschaften das Universum hat, wenn es sich aus diesem Ausgangszustand b´heraus entwickelt. Und das kann man dann wieder mit dem vergleichen, was wir heute im Universum sehen.
Wichtige Vergleichswerte sind zum Beispiel auch die Elementhäufigkeiten. Die werden empfindlich in der primordialen Nukleosynthese aus den ersten Sekunden des Universums bestimmt. Wenn unsere Modelle hier nicht passen, kommt unten ein Universum mit ganz anderen Elementhäufigkeiten heraus.
Im wesentlichen konnten Physiker so ihre Vorstellungen bis wenige Sekunden nach dem Urknall experimentell überprüfen. Wir haben heute also noch mehr und bessere Bestätigungsdaten für den Urknall als die Hintergrundstrahlung allein.
Trotzdem ist die Tatsache, dass man aus den Vorstellungen über den Urknall vorhersagen konnte, dass man unterhalb von 4 Kelvin eine im Rahmen damaliger Messgenauigkeit homogene Strahlung aus allen Richtungen kommend finden würde- und diese tatsächlich fand ein wichtiger und damals der wichtigste Beleg für den Urknall. Ohne ein korrektes Modell zugrunde zu legen, ist es nämlich unmöglich, solch präzisen Vorhersagen zu machen. Es gibt auch bis heute keine Alternative Erklärungsmöglichkeit für die Hintergrundstrahlung.
Wenn Du wirklich etwas lernen willst, dann nimm Dir 2 Stunden Zeit und höre Dir den folgenden Vortrag von Harald Lesch an, in dem er die Bedeutung der Hintergrundstrahlung (und noch mehr) erklärt. Ist mein persönlicher Lieblingsvortrag von Lesch im Web.
habe die Vorlesung gehört. Finde ich auch gut. Wie gesagt, ich hänge auch der Urknalltheorie an. Aber ich bin einer, der selbst denkt. Lesch: "glauben Sie mir kein Wort". Wenn ich die Fragestunde gehört habe: keiner der selbsständig gedacht hat und provokantes fragt. Alle hingen an seinen Lippen. Oh je. Also was ich mir herausnahm: von einem anderen, philosophischen Standpunkt aus, das zu hinterfragen, ohne das, was die Wissenschaft weiß, wegzuwischen. Die Frage, ob etwas aus der Zeit zu uns dringt und damit was belegt werden kann, stellt nicht in Zweifel, dass die Rückwärtsberechnungen, dann wieder Vorhersage der Vorwärtsentwicklungen und Überprüfungen anhand dem jetzigen Istzustand in Ordnung ist. Mir ging es mehr um das Phänomen Zeit und dass diese Größe nicht linear verläuft, sondern z.B. gravitationsabhängig ist. Und wie das unter Urknallbedingungen und kurz danach aussieht, da postuliere ich mal: ganz anders. Wenn die Zeit mit dem Urknall entstanden ist, dann müsste sie ähnlich wie die Raumgrößen betrachtet werden und nicht als ein im Hintergrund liegendes Lineal, an dem sich alle Zustände eindeutig fixieren lassen. Weil eben die Zustände das Lineal verziehen. Bevor man also anders rechnet, muss man das mal durchdenken. Das ist aber schwer aus Menschensicht, auch aus meiner.
Hallo Wwolle28,
Mir ging es mehr um das Phänomen Zeit und dass diese Größe nicht linear verläuft, sondern z.B. gravitationsabhängig ist.
Man sollte aber bedenken, dass die Relativitätstheorie diese Aussage im Vergleich zweier Uhren in verschiedenen Bezugssystemen ergibt. Die Eigenzeit eines Beobachters und ihr Verlauf wird jedoch nicht merklich/messbar beeinflusst. Kurz: Ein Beobachter im Gravitationsfeld, der auf seine Uhr schaut, merkt nicht, dass sie langsamer geht.
Erklärt ist das zum Beispiel hier ganz anschaulich:
http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/Rel/artUhren/start.html
In unserem Universum sind wir aber nirgends außerhalb, also im andern Bezugssystem. Das heißt: Wir merken nichts von der Zeitdilatation in unserem eigenen Bezugssystem.
Ich hoffe, das war jetzt so ungefähr verständlich. Das Problem ist, dass physikalische Aussagen meist Ergebnisse komplizierter Rechnungen sind. Die Anschauung, speziell die Alltagserfahrung, leitet uns oft fehl.
Und wie das unter Urknallbedingungen und kurz danach aussieht, da postuliere ich mal: ganz anders.
Der Witz ist eben, dass man nachrechnet, was für ein Universum aus den Anfangsbedingungen unten rauskommt.
Beobachtung und theoretische Vorhersage und wieder Überprüfung durch Beobachtung etc. sind eben in der Naturwissenschaft die Methode, die die Zuverlässigkeit von Aussagen bedingt.
Wenn Du also postulierst "ganz anders", ist das zunächst einmal reine Spekulation, aber keine wissenschaftliche Aussage. Du müsstest Dein "ganz anders" spezifizieren, also mathematisch konkretisieren und aus Deinem Modell dann eindeutige, im Experiment überprüfbare Vorhersagen ableiten. Dann machen wir das Experiment und dann sehen wir schon. Ein reines "glaub ich nicht" ist halt kein wissenschaftlicher Einwand..
Grüße
Hallo mopsbeha,
ich hatte Dir gestern ja schon diese Antwort von mir zum Thema Hintergrundstrahlung verlinkt
http://www.gutefrage.net/frage/hintergrud-strahlung-#answer108182816
Hast Du sie Dir einmal angesehen? Im Kommentar habe ich auch eine Erklärung von Harald Lesch angehängt, in der er es in 15 Minuten hervorragend einfach erklärt, wie ich finde.
Kannst Du vielleicht anhand dieser Antwort von mir etwas genauer beschreiben _was_ Du daran nicht verstehst? Dann könnte ich Dir vielleicht auch etwas gezielter helfen.
"Ich blick nicht durch" ist halt als Frage sehr allgemein. Da weiß ich nicht, wo ich noch mehr erklären muss als Harald Lesch oder ich in meinem Link.
Grüße
Harald Lesch ist bombe. Ebenso Alex Filipenko und mein persönlicher liebling Michio Kaku
ich hatte Dir gestern ja schon diese Antwort von mir zum Thema Hintergrundstrahlung verlinkt
Die Antwort unter der von uteausmuenchen ist auch sehr gut! Ich hätte als Antwort wohl den selben Link verschickt :)
Hallo mopsbeha,
der Grund ist relativ simpel: Die kosmische Hintergrundstrahlung ist auf einige Tausendstel Kelvin überall gleich, das heißt, egal in welche Richtung des Universums man blickt, man misst überall dieselbe Temperatur, von etwa 2,7 Kelvin. Nun fragt man sich: Warum ist diese Strahlung überall gleich ? Sie könnte irgendwie inhomogen verteilt sein, aber sie ist bis auf einige kleine Abweichungen wirklich homogen. Nun, die Wahrscheinlichkeit, dass es ein Zufall ist, geht gegen null.
Also muss eine Theorie zur Erklärung her; die Urknalltheorie kann dies. Was genau diese besagt, muss ich dir ja nicht erklären, wichtig ist nur, dass diese Theorie postuliert, dass sämtliche Raumregionen kurz nach dem Urknall noch eng beieinander waren. Das bedeutet, sie hatten Zeit, Energie auszutauschen und somit konnten die Regionen alle dieselbe Temperatur annehmen (genau genommen kann die Urknalltheorie dies nicht alleine erklären, sondern nur in Verbindung mit der Inflationstheorie). Demnach wäre diese Strahlung auch ein Beleg für die Urknalltheorie.
LG, KosmoFreak.
hö höööö Hier steht ganz viel wie es war. NEIN! Es ist und bleibt eine Theorie. Viel spricht dafür und sie ist auch cool.
Mal ne Frage: Wie groß war 380000 Jahre nach dem Bang die Gravitation in dem Gebilde und wie weit wirkte sich diese auf die - gegenüber der unsrigen - Zeitdehnung aus? Und stimmt dann noch 380000 Jahre?
Eine Theorie. Kommt in der Antwort irgendwie nicht vor.