Als ich letzte Woche einen Vortrag in Eberswalde gehalten habe, gab es danach vom Publikum noch jede Menge Fragen zu allen möglichen Themen aus der Astronomie. Ein Zuhörer wollte wissen, was denn passiert, wenn jemand eine neue wissenschaftliche Theorie hat, die der Urknall-Theorie widerspricht: Kann man sowas veröffentlichen oder wird das alles von den Astronomen gnadenlos unterdrückt? Nun, es gibt kaum etwas, was Kosmologen so gern haben, wie Alternativen zum Urknall! Entsprechende Artikel werden ständig veröffentlicht und sie können gar nicht außergewöhnlich und seltsam genug sein. Solange man bei der Arbeit die wissenschaftliche Methode nicht vergisst und sich Gedanken darüber macht, wie die neue These in bestehende und bestätigte Theorien eingefügt werden kann, haben die Kosmologen kein Problem mit “absurden” Behauptungen. Zum Beispiel der, dass unser Universum nur der Überrest eines explodierten fünfdimensionalen Sterns ist…

Nach allem was wir bisher über unser Universum wissen, entstand es vor 13,8 Milliarden Jahren. Seitdem expandiert es und wird das auch immer weiter tun. WAS allerdings genau in dem Moment passiert ist, als das Universum entstand, wissen wir nicht. Zu diesem Zeitpunkt war das Universum in einem so extrem dichten und heißen Zustand, dass er von keiner unserer Theorien und keinem Modell beschrieben werden kann. Natürlich gibt es diverse Hypothesen und Spekulationen, die versuchen, die Frage nach dem “davor” zu beantworten. Razieh Pourhasan von der Universität Waterloo in Kanada und seine Kollegen haben eine besonders originelle Antwort gefunden. Sie sind der Meinung, dass unser Universum nur das ist, was nach der Epxlosion eines höherdimensionalen Sterns übrig geblieben ist. In ihrer kürzlich veröffentlichten Arbeit beschreiben sie ein Szenario, bei dem das Universum nur ein Objekt in einem höherdimensionalen Raum ist. Das ist an sich keine neue Idee. Schon seit längerem gibt es verschiedene Hypothesen über so ein “Brane-Universum”. Die M-Theorie (die moderne Form der Stringtheorie) sagt voraus, dass Branen mit unterschiedlichen Dimensionen einen höherdimensionalen Raum bevölkern und unser Universum nur eine 3-Bran, also ein dreidimensionales Objekt, unter vielen ist.

Ein fünfdimensionales schwarzes Loch ist noch schwerer abzubilden als ein normales... (Bild: Ute Kraus, Institute of Physics, Universität Hildesheim, Space Time Travel)

Ein fünfdimensionales schwarzes Loch ist noch schwerer abzubilden als ein normales… (Bild: Ute Kraus, Institute of Physics, Universität Hildesheim, Space Time Travel)

Pourhasan und seine Kollegen haben eine andere Idee. Sie gehen von einem Über-Universum mit 5 Dimensionen aus, in dem sich dann auch fünfdimensionale Sterne bilden können. Wenn so ein Stern dann kollabiert, bildet er ein fünfdimensionales schwarzes Loch. Die dreidimensionalen schwarzen Löcher in unserem Universum sind von einer zweidimensionalen Grenzfläche umgeben, dem sogenannten “Ereignishorizont”. Je massereicher ein schwarzes Loch ist, desto größer ist diese Grenzfläche und wenn sich die Masse eines schwarzen Lochs erhöht, dann dehnt sich auch der Ereignishorizont aus. Bei diesem fünfdimensionalen schwarzen Loch soll es genau sein: Die Grenzfläche ist in diesem Fall dreidimensional; eine sogenannte “Hypersphäre” (quasi das dreidimensionale Gegenstück zur zweidimensionalen Oberfläche einer Kugel). Auch sie dehnt sich im Laufe der Zeit aus und wir Menschen können diese Ausdehnung beobachten, weil wir in dieser Hypersphäre wohnen. Unser Universum ist nichts anderes als die Grenzfläche des fünfdimensionalen schwarzen Lochs!

Das klingt extrem spekulativ und ist es auch. Pourhasan und seine Kollegen erwähnen in ihrer Arbeit ein paar der Probleme die diese These mit sich bringt. Man kann mit ihr zwar ein paar Eigenschaften des Universums erklären (zum Beispiel warum es so gleichförmig und seine Geometrie so flach ist), viele andere Dinge aber nicht. Die aktuell favorisierte Version der Urknall-Hypothese ist aber nicht nur in der Lage, die gleichen Dinge zu erklären, sie macht auch verschiedene beobachtbare Vorhersagen die von Beobachtungen äußerst gut bestätigt werden. Die These vom “Hyperloch” tut das nicht sondern weicht viel stärker von den Beobachtungen ab. Abgesehen davon findet man im Artikel von Pourhasan und seinen Kollegen auch keine Aussagen darüber, wo dieser fünfdimensionalen Stern herkommen soll. Das Wort “Stern” wird in der Arbeit immer nur unter Anführungszeichen verwendet und es nicht (zumindest mir) nicht klar, ob da tatsächlich ein Stern gemeint ist, der so funktioniert wie die Sterne hier bei uns. Gibt es dann auch fünfdimensionalen Wasserstoff der dort zu fünfdimensionalem Helium fusioniert wird? Wie soll das im Detail funktionieren? Vermutlich ist aber eher einfach nur ein Objekt gemeint, dass eben unter seiner Gravitationskraft kollabiert und sich dann analog zu einem schwarzen Loch verhält.

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Kommentare (44)

  1. #1 volki
    23. September 2013

    @Florian: Blöde Frage aber das “Überuniverum” hat jetzt 4 Raum- + 1 Zeitdimension oder 5 Raum- + 1 Zeitdimension?

    Was mich verwirrt ist folgendes: Der Ereignishorizont eines schwarzen Loches in 5 Raumdimensionen hat eine Oberfläche die 4 dimensional (räumlich) ist.

  2. #2 Ralf Muschall
    23. September 2013

    Ich sehe da eher das Problem, dass in mehr als drei Raumdimensionen Keplersysteme (sowohl klassisch als auch quantenmechanisch) nicht mehr funktionieren. Klassisch gibt es nur Spiralbahnen und exakte Kreisbahnen, quantentheoretisch unendlich weit ins Negative reichende Energieniveaus. D.h. keine Sternsysteme und keine Atome, alles kann unmittelbar nach der Entstehung nur entweder explodieren oder implodieren. Man kann sicher in höheren Dimensionen eine komplett andere Physik machen, die das verhindert (der Abstract verwendet einen Haufen Begriffe, die erst nach meiner Zeit aufkamen, das kann also sein).

  3. #3 saxonia
    Cuxhaven
    23. September 2013

    Ist unser Intellekt dazu zwingendermaßen verurteilt, den Anfang des Universums im Rahmen der uns bekannten physikalischen Gesetze ausfindig machen zu müssen? Befinden wir uns damit nicht wirklich in einer Sackgasse der Unlösbarkeit, anstatt vielleicht einfach zu akzeptieren, dass all unsere physikalischen und metaphysischen Erklärungsversuche sowie Annäherungen an eine erdachte Singularität zum Scheitern verurteilt sein könnten, weil das uns umgebende Universum vielleicht doch schon seit Ewigkeiten existiert und es gar kein explizites, greifbares und definierbares Geburtsdatum gibt? Auch in Hinsicht auf die Tatsache, dass sich unser Intellekt weder ein “Nichts” vorstellen, noch definieren kann bzw. dass aus dem “Nichts” dabei noch etwas entstanden sein könnte. Das sei nur mal so als Überlegung in den Raum gestellt.

  4. #4 Florian Freistetter
    23. September 2013

    @volki: “Was mich verwirrt ist folgendes: Der Ereignishorizont eines schwarzen Loches in 5 Raumdimensionen hat eine Oberfläche die 4 dimensional (räumlich) ist.”

    Ich kann da auch nur die Autoren zitieren: “We describe a braneworld description of cosmology with both 4d induced and 5d bulk gravity (otherwise known as Dvali-Gabadadze-Porati, or DGP model), which exhibits this feature: The universe emerges as a spherical 3-brane out of the formation of a 5d Schwarzschild black hole.”

  5. #5 Florian Freistetter
    23. September 2013

    @saxonia: “Ist unser Intellekt dazu zwingendermaßen verurteilt, den Anfang des Universums im Rahmen der uns bekannten physikalischen Gesetze ausfindig machen zu müssen”

    Kann durchaus sein. Selbst der klügste Schimpanse wird niemals Differentialgleichungen lösen. Warum sollten wir in der Lage sein, ALLES zu verstehen?

  6. #6 Bullet
    23. September 2013

    Volki: wo genau ist da deine Verwirrung?

  7. #7 volki
    23. September 2013

    @ Florian: Ok – Danke. Ich hätte gedacht da liegt irgendwo ein Missverständnis. Leider reichen meine Physikkenntnisse bei weitem nicht aus auch nur die Einleitung des Papers zu verstehen. Aber Formel (1.1) (ich glaube das soll die Lagrange Wirkung beschreiben) sieht irgendwie so aus als wäre deren Universum 4+1, aber das ist von mir auch nur geraten.

  8. #8 volki
    23. September 2013

    @Bullet: Ein 5 dimensionales (rein räumliches) Objekt (Mannigfaltigkeit) hat immer eine 4 dimensionale Oberfläche.

    Meine Verwirrung lag darin, ob die Zeitdimension mitgezählt wird und wenn ja in welchem Fall. Reden wir von einer Einbettung unseres Universums von 4+1 -> 3+1 Dimensionen oder 5+1-> 3+1 Dimensionen oder etwas komplizierterem. Und das Paper selbst lesen hat mir auch nicht geholfen 🙁

  9. #9 volki
    23. September 2013

    Ha! Ich hab es jetzt doch noch gefunden. Auf Seite 4, erster Satz des 3. Abschnittes lautet:

    Consider our universe to be a (3+1)-dimensional holographic image [17] – call it a brane –
    of a (4+1)-dimensional background Schwarzchild geometry …

  10. #10 Bullet
    23. September 2013

    Davon bin ich intuitiv ausgegangen … ist vielleicht nicht der schlaueste aller Wege, aber ich bin ein SF-Opfer. 🙂

  11. #11 Alderamin
    23. September 2013

    @Saxonia

    Ist unser Intellekt dazu zwingendermaßen verurteilt, den Anfang des Universums im Rahmen der uns bekannten physikalischen Gesetze ausfindig machen zu müssen?

    Zwingendermaßen nicht, die derzeitige Grenze des Wissens scheitert ja auch weniger an den geistigen Kapazitäten der Menschheit, als vielmehr an den experimentellen Möglichkeiten, in Bereiche vorzudringen, wo sich aktuelle Theorien zur Vereinheitlichung von Relativitätstheorie und Quantenelektrodynamik untersuchen lassen. Hab’ mal gelesen, um die Strings der Stringtheorie auflösen zu können, bräuchte es einen Linearbeschleuniger von hier bis zum Zentrum der Milchstraße. Wir sind als Menschen in der Größenordnung (Zahl der Zehnerpotenzen) näher an den Atomen und der Größe des beobachtbaren Universums, als die Atome an den Strings, so klein sind diese. Und die Stringtheorie ist einer der Kandidaten, die uns Einblick in die früheste Zeit des Urknalls geben könnte.

    Es ist nun aber nicht so, dass uns die Stringtheorie auf alle Zeiten (oder bis wir zur Typ-III-Zivilisation aufgestiegen sind) unzugänglich bleiben muss. Es gibt auch Vorschläge, wie man gewisse Effekte in absehbarer Zeit nachweisen könnte, wenn wir ein wenig Glück haben. Wenn sich z.B. das Gravitationsgesetz auf kurze Distanz ändert, könnte das ein Hinweis darauf sein, dass die Gravitation sich in mehr als 4 Raumzeit-Dimensionen ausbreitet. Dazu müsste man “nur” messen, wie sich zwei Atome oder andere schwere, neutrale Teilchen gravitativ anziehen. Was auch eine Herausforderung ist, aber eine wesentlich kleinere, als einen Beschleuniger von Galaxiengröße zu bauen.

  12. #12 Wilki
    23. September 2013

    5d…ooh…lasst das nicht die ganzen aufstiegsbessesenen Esoteriker hören.

  13. #13 nihil jie
    23. September 2013

    schwarze löcher wachsen doch wenn Materie reinfällt… oder ? aber wie sehe das innehab des Ereignishorizonts aus ? müsste da nicht total aufgeheizte Materie (wohl eher im Form von Strahlung) das innere erreichen und gleißend hell strahlen ? wenn wir inmitten solches Gebildes leben würden müssten wir das nicht beobachten können ?

  14. #14 nihil jie
    23. September 2013

    Nachtrag:

    außer dem warum wächst unser Universum (unser schwarzes Loch in dem wir angeblich leben) immer schneller ? das würde bedeuten, dass immer mehr Materie in das Universum reinfällt… warum ? hat unser Schwarzes Loch-Universum eine Region in seinem 5D Universum erreicht in dem es viel Masse zum “einsaugen” vorhanden ist oder wie soll man das verstehen ?

  15. #15 Florian Freistetter
    23. September 2013

    @nihil jie: “oder wie soll man das verstehen ?”

    Keine Ahnung. Wie gesagt; die Arbeit ist hauptsächlich eine mathematische Arbeit mit kaum irgendeiner physikalisch-astronomischen Interpretation. Deswegen halte ich sie ja auch für nicht sehr wahrscheinlich.

  16. #16 nihil jie
    23. September 2013

    @Florian

    Sehr wahrscheinlich vielleicht nicht, aber dennoch interessant-abgefahren 😉

    aber manchmal gleich die wissenschaftliche Arbeit des eines Musikers. es werden hunderte von Gitarrenriffs gespielt und ausprobiert, und nur wenige davon finden sich in einem Song wieder. Der Rest von ihnen wird in anderen Songs zum Einsatz kommen.

    Also wenn die genutzte Mathematik gut ist, ist sie vielleicht zukünftig dazu geeignet anderes Phänomen richtig zu beschreiben. Deswegen sehe ich solche Anstrengungen nicht unbedingt als verlorene Zeit… ach wenn sie im Augenblick zu nichts führen. genau so wie man als Musiker einen guten Gitarrenriff nicht komplett einmottet nur weil er gerade nicht zum angestrebten Repertoire passt.

  17. #17 MisterKanister
    23. September 2013

    @Volki: Das ist ja nicht so schwer, die Oberfläche einer dreidimensionalen Kugel ist ja auch zweidimensional, oder lokal euklidisch ! Got it?

    Gruß

  18. #18 MisterKanister
    23. September 2013

    Achso 😀

  19. #19 5yF0Rc3
    23. September 2013

    ” Die Grenzfläche ist in diesem Fall dreidimensional; eine sogenannte “Hypersphäre” (quasi das dreidimensionale Gegenstück zur zweidimensionalen Oberfläche einer Kugel)”

    Dies ist ja anscheinend richtig, aber verwirren tut es mich immernoch? 2D Oberfläche einer Kugel (3D), wäre ja -1 D. Aber 5D -1D =4D und das wäre dann eine Hypersphäre, das steht zwar auch aber das ist eben 3D..??!!? Kann mir da jmd. Helfen der das versteht? (Lese gerade ein Buch von Rudy Rucker, falls das jmd. kennt^^, deshalb interessiert es mich auch :P)

  20. #20 Florian Freistetter
    23. September 2013

    @5yforc3 : ” Aber 5D -1D =4D und das wäre dann eine Hypersphäre, das steht zwar auch aber das ist eben 3D..??!!?”

    Um das zu erklären bzw. zu verstehen müsste man zuerst erklären was ein Dvali-Gabadadze-Porati-Modell in der Kosmologie ist, denn darauf basiert die Theorie. Das kann ich aber nicht und da man sich ja weder 4D noch 5D bildlich vorstellen kann würde das zwangsläufig auf eine rein mathematische und nicht anschauliche Erklärung rauslaufen…

  21. #21 5yF0Rc3
    23. September 2013

    @FF Merci 😛
    Und ja ich weis, höhere Dimensionen kann man sich nicht “vorstellen” aber so wie es Edwin A. Abbott schon gemacht hat kann man sich das ganze runterdenken auf eine Dimension die wir verstehen, und aus diesem Grund habe ich es nicht ganz verstanden wieso in der 3D es eine Fläche ist, aber auf der 5D eine “Kugel”. 😀

  22. #22 camil7
    23. September 2013

    @5yF0Rc3 Zu der Dimensionsdiskussion: Wenn ich folgendes Zitat richtig verstehe:
    The universe emerges as a spherical 3-brane out of the formation of a 5d Schwarzschild black hole.
    dann ist unser Universum nach dieser Theorie nur eine 3-(Raum-)dimensionaler Ausschnitt aus der 4-dimensionalen “Oberflaeche” der Ereignishorizontes, etwa so, wie wenn ein Laengengrad auf dem Globus eine 1-dimensionale Untermannigfaltigkeit der 2-dimensionalen Globusoberflaeche ist.

    Ich verstehe allerdings auch nichts vom Dvali-Gabadadze-Porati-Modell, ich habe bloss eben mal bis drei gezaehlt.

  23. #23 Akkina
    24. September 2013

    Was ist eigentlich mit der Theorie, dass das Universum am Ende kollabiert, sich evtl. nach der Ausdehnung wieder zusammenzieht und dann wieder in einem Urknall anfängt sich auszudehenn? Ich finde das ist bisher die logischste Erklärung, oder nicht? Das erübrigt zumindest die Frage nach dem “davor”…. oder?

  24. #24 Florian Freistetter
    24. September 2013

    @Akkina: “Das erübrigt zumindest die Frage nach dem “davor”…. oder?”

    Naja, auch dieser Zyklus muss irgendwann angefangen haben… Aber diese These ist mittlerweile ziemlich tot. Seit der Entdeckung der dunklen Energie im Jahr 1998 wissen wir, dass sich das Universum immer schneller und schneller ausdehnt und nicht mehr kollabieren wird. Es gibt andere zyklische Modelle (wo zwei Universen regelmäßig miteinander kollidieren) aber auch die brauchen irgendwann mal nen Anfang.

  25. #25 Alderamin
    24. September 2013

    @Akkina

    Sieht im Moment schlecht aus für diese Theorie, weil sich die Ausdehunung des Alls immer mehr beschleunigt. Sie müsste sich ja verlangsamen, um sich irgendwann umzukehren.

    Es gibt aber noch ein paar Hintertürchen, z.B. dass die Expansion nur in dem Teil des Universums zunimmt, den wir überblicken können, oder dass unser Universum auf einer höherdimensionalen Membrane sitzt, die regelmäßig mit einer anderen kollidiert. Aber das sind alles Spekulationen.

    So wie es heute aussieht wächst das Weltall immer schneller und irgendwann werden wir (bzw. unsere Nachfahren in der Milchstraße) bis auf wenige Nachbargalaxien nichts mehr in der Ferne sehen können. Bis dann irgendwann alle Lichter ausgegangen sind. Aber das dauert noch ein paar Billionen Jahre.

  26. #26 Kallewirsch
    24. September 2013

    bis auf wenige Nachbargalaxien nichts mehr in der Ferne sehen können.

    Eigentlich eine faszinierende Vorstellung: Eine Galaxie, die auf einem heute gemachten Photo nicht mehr vorhanden ist, obwohl es Jahrzehnte alte Aufnahmen gibt, die sie noch zeigen.

  27. #27 Alderamin
    24. September 2013

    @Kallewirsch

    Jahrzehnte alt – heute…

    Dauert schon ein wenig länger. Die Galaxien werden immer weiter roverschoben, bis sie in der Hintergrundstrahlung verblassen. Dagegen sind “geologische Zeiträume” ein Schnelldurchlauf.

  28. #28 Bullet
    24. September 2013

    Eine Galaxie, die auf einem heute gemachten Photo nicht mehr vorhanden ist, obwohl es Jahrzehnte alte Aufnahmen gibt, die sie noch zeigen.

    Noch wächst die Darstellungsempfindlichkeit der bildgebenden Geräte in allen Spektren massiv schneller als der Fade-out der Galaxien. Und wie Alderamin schon sagt, werden sie ja nicht schwächer, sondern röter.

  29. #29 Alderamin
    24. September 2013

    @Bullet

    Das eine impliziert allerdings das andere. Mit zunehmender Rotverschiebung nimmt auch die absolute Helligkeit ab, die scheinbare wegen der wachsenden Entfernung sowieso.

  30. #30 Thorsten
    24. September 2013

    Wenn wir uns nicht von bisherigen Denkschemata lösen, werden wir die Antwort auf den Anfang nie finden können. An der Geschichte des Atoms will ich kurz erklären, was ich meine: Solange ich nämlich davon ausgehe, dass ein Teilchen aus immer kleineren Teilchen zusammengesetzt ist, kann ich immer wieder fragen, woraus dieses kleinere Teilchen dann wiederum besteht. Und in der Tat hat man ja auch immer wieder neue Bauteile gefunden – bis man, hoppla, “ganz unten” nun festgestellt hat, dass sich dort die Form auflöst und alles in Wahrheit ja ganz anders ist… So überraschend (und in gewisser Weise verrückt) dies auch zunächst anmuten mochte – im Endeffekt war es die einzig logische Möglichkeit, die Fragenkette nach dem nächstkleineren Teilchen zu beenden.
    Dieses Prinzip muss doch irgendwie auch auf den Urknall übertragbar sein!? Denn wenn ich immer nur von Ursache und Wirkung ausgehe, werde ich auf ewig weiterfragen können,was denn nun wieder die Ursache DIESER Wirkung war (Was hat geurknallt? Quantenfluktuation. Woher kam die? Irgendwas ist “ausgefroren”. Was hat das Etwas denn ausfrieren lassen? usw.)
    Eine Analogie zum Vorgehen bei den Elementarteilchen ist für den Urknall (noch?) sehr schwierig vorstellbar, und dennoch fast schon zwingend logisch – irgendetwas muss bei diesem Denkmodell nämlich so ganz anders funktionieren, als es in unsere momentane Welt, unsere momentane Vorstellung passt!?
    Übrigens: “Ewigkeit” wäre hierfür z.B. eine Antwort, aber ich glaube, man wird in Zukunft noch andere Antworten finden.

    War nur mal so’n Denkanstoß, bitte nicht als These auffassen 😉 Ich hätte ja selbst keine Ahnung, wie man so eine These überprüfen soll. Und nein, auf Gott ziele ich damit NICHT ab… 😉

  31. #31 Anna Su.
    24. September 2013

    hm… nur mal so allgemein: wenn sich das universum ausdehnt und immer schneller und schneller, kann es dann sein,dass es grösser wird bzw. wenn es grösser wird als schneller empfunden wird? Dass es vielleicht gar nicht schneller wird,nur grösser und d.h. schneller empfunden wird, optisch grösser scheint und somit besser bestimmbar wird?

  32. #32 Florian Freistetter
    24. September 2013

    @Anna Su.: Ne, das Universum expandiert tatsächlich heute schneller als in der Vergangenheit. Das hat man auch gemessen: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/11/05/was-ist-dunkle-energie/

  33. #33 Anna Su.
    24. September 2013

    @Florian F.: vielen Dank für die Antwort. Hab ich mir schon fast gedacht,obwohl ich nicht viel davon verstehe 😉 interessiert mich trotzdem sehr.

  34. #34 Anna Su.
    25. September 2013

    Eigendl. stimmt das auch nicht,dass ichs mir fat dachte.natürlich belese ich mich auch hin und wieder.aber die dinge mal von einer anderen seite betrachten-ist ja das interessante 😉

  35. #35 2xhinschauen
    25. September 2013

    Ich weiß, dass ich mich – besonders als Laie und gerade hier – in ein Minenfeld stelle, wenn ich die

    Entdeckung der dunklen Energie im Jahr 1998

    hinterfrage.

    Ich bin kein Crank, aber ich klebe da am Wortlaut. Sie wurde m.W. nicht entdeckt, sondern – Nobelpreis hin oder her – aufgrund von konventionell nicht erklärbaren Beobachtungen postuliert. Analog vielleicht wie Pauli das Neutrino vermutete.

    DE steht m.W. keiner gültigen Theorie und keiner Beobachtung im Wege, aber sie wird von nur einer einzigen Art von Beobachtung gestützt (entfernte 1a Supernovae). Es gjbt andere Deutungen, die vielleicht wahrscheinlicher sind.

    Florians zahlreiche andere Texte zur DE stehen meiner Lesart m.E. nicht entgegen, und vermutlich macht er auch schon wieder heftig m(( über schon wieder einen DE-Zweifler ;-))

  36. #36 2xnachlesen
    25. September 2013

    Die DE ist kein postulat sondern ein resultat aus der Kosmischen Expansion, welche durch die Rotverschiebung nachgewiesen ist. Typ 1a Supernovae helfen als Standartkerzen nur bei der Entfernungsbestimmung aufgrund ihrer Helligkeit, sind folglich ein Werkzeug, um die Messgenauigkeit zu verbessern. (freundlicher Weise durch das Universum bereitgestellt)
    Ein Postulat war die DE, als Einstein ein staatisches Universum annahm und dafür einen Term in seinen Gleichungen einführte. Später stellte sich jedoch durch die Experimente von Edwin Hubble heraus, da er die Kosmische Expansion entdeckt hat, dass man diesen Term für die Kosmische Expansion verwenden kann. Dieser Term enthällt einen Faktor “Lambda”, welcher in den Einsteingleichungen in eine positive Energiedichte im leeren Raum übersetzt werden kann, was einen negativen Druck bedeutet, was ein auseinandertreiben des Universums bewirkt. Das und nichts anderes ist die Dunkle Energie und “Dunkel” heißt sie, weil man ihren Ursprung nicht genau kennt und es dazu verschiedene Ansätze gibt. Die Existenz der Dunklen Energie, also einer Ursache für die Kosmische Expansion ist unumstritten.

  37. #37 Florian Freistetter
    26. September 2013

    @2xhinschauen: “Ich bin kein Crank, aber ich klebe da am Wortlaut. Sie wurde m.W. nicht entdeckt, sondern – Nobelpreis hin oder her – aufgrund von konventionell nicht erklärbaren Beobachtungen postuliert. “

    Naja, Dunkle Energie ist ja nur ein anderes Wort für “unbekanntes Phänomen das eine beschleunigte Expansion des Universums verursacht”. Und dieses Phänomen wurde tatsächlich entdeckt…

  38. #38 2xhinschauen
    26. September 2013

    @2xnachlesen: Die “Erklärung” der DE mit Einsteins kosmischer Konstanten liest man oft, aber sie ist ein freier Parameter in seinen Gleichungen, der an die Beobachtungen angepasst werden muss. Sie sagt keine Messergebnisse voraus. Damit “erklärt” sie exakt nichts.

    Und es ist nicht die Dunkle Energie, die das Universum auseinandertreibt. Dafür braucht man sie nicht. Es wird gesagt, sie beschleunige die Expansion. Das ist ja doch ein Unterschied.

    @Florian, ich klebe trolligerweise mal weiterhin am Wortlaut. Man hat (ich nehme an, am ganzen Himmel verteilte) weit entfernte SN 1a gefunden, bei denen die Relation zwischen Rotverschiebung, absoluter und scheinbarer Helligkeit nicht mit den bisherigen Annahmen zu vereinbaren war, z.B. der Annahme eines sich konstant oder verlangsamt ausdehnenden Universums. Oder der Annahme, dass c überall/jederzeit denselben Wert hat oder der Annahme, dass Photonen nicht “ermüden”, und und … irgendwas stimmte da nicht!

    Sowas passiert der Naturwissenschaft doch ständig, dafür gibt es sie. Man muss dann Hypothesen aufstellen oder bisherige, bestätigte Theorien erweitern, um das neue Phänomen in ein neues oder angepasstes Weltbild einzufügen.

    Soweit so banal. Nach meinem Verständnis ist die Annahme eines sich beschleunigt ausdehnenden Universums eine Hypothese zur Erklärung der Beobachtung, die aber ein paar Nebenwirkungen mitbringt – die auseinandertreibende Kraft wirkt der Gravitation offenbar nur auf sehr großen Skalen entgegen, und dies entsprechend erst seit einem gewissen Weltalter.

    Das ist m.W. indes nicht der einzige Erklärungsansatz, wenn auch der vorherrschende, und die Physikerinnen (Hallo Martin ;-)) werden schon ihre Gründe dafür haben, diesen zu bevorzugen.

    Gleichwohl ist das zugrundeliegende physikalische Phänomen vollkommen unbekannt, und die Spekulationen schießen aus meiner Laiensicht ins Kraut. Soll heißen: mathematische Formulierungen der Beobachtungen führen zu irrwitzigen physikalischen Konsequenzen, wären sie zutreffend.

    Das ist alles nichts Negatives: Auch bisher müssen neue physikalische Erklärungen (Newton/Kepler, Hertz, Einstein …) ihren Zeitgenossen als irrwitzig vorgekommen sein.

    Nur: “Entdeckt” wurde bisher weder die Dunkle Energie noch (nach meinem Verständnis) die beschleunigte Expansion, sondern unerwartet aussehende Supernovae. Keine andere Beobachtung erzwingt m.E. diese Deutung. Ob das ähnliche Konsequenzen hat wie seinerzeit das unerwartete Spektrum der Schwarzkörperstrahlung (“nur noch schnell die Formel dafür finden und die Physik ist komplett”), muss sich erst zeigen.

  39. #39 Florian Freistetter
    26. September 2013

    @2xhinschauen: ” Oder der Annahme, dass c überall/jederzeit denselben Wert hat oder der Annahme, dass Photonen nicht “ermüden”, und und … irgendwas stimmte da nicht!”

    Das Licht ermüdet nicht. Das ist auch nachgewiesen: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/08/09/warum-das-licht-nicht-mude-wird-rotverschiebung-und-supernovae/

    “Gleichwohl ist das zugrundeliegende physikalische Phänomen vollkommen unbekannt, und die Spekulationen schießen aus meiner Laiensicht ins Kraut. Soll heißen: mathematische Formulierungen der Beobachtungen führen zu irrwitzigen physikalischen Konsequenzen, wären sie zutreffend.”

    ?? Was genau ist jetzt da “irrwitzig”?

    Es ist tatsächlich so: Die Beobachtungen zeigen mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Das ist keine “Hypothese”; das sind solide Beobachtungsdaten. Natürlich gibt es NIE absolute Sicherheit in der Naturwissenschaft. Vielleicht ist alles ganz anders. Vielleicht leben wir nur in ner Computersimulation und das All expandiert weil irgendein Admin regelmäßig mehr RAM einbaut. Vielleicht existiert gar nix und ich träume das alles nur.
    Aber es ist NICHT so, dass sich Astronomen einfach mal eben irgendwas ausdenken und dann sagen: Hey! Wir erfinden jetzt dunkle Energie und nennen das Wissenschaft! Das All expandiert und das immer schneller. Das zeigen die Beobachtungen. Das es Leute gibt, die irgendwelche seltsamen Privattheorien über Kosmologie haben, will ich nicht bestreiten. Aber mit Wissenschaft hat das nichts zu tun.

    “Nur: “Entdeckt” wurde bisher weder die Dunkle Energie noch (nach meinem Verständnis) die beschleunigte Expansion, sondern unerwartet aussehende Supernovae.”

    Doch. Weil du ansonsten das komplette physikalische Gebäude umschmeissen müsstest; ein Gebäude, dass durch eine Vielzahl an Beobachtungen ständig bestätigt wurde. Wie gesagt, man kann nichts absolut sagen. Vielleicht pfuschen irgendwelche Aliens an den Supernovae rum. Kann man nicht wissen. Aber Dinge wie der Dopplereffekt oder das Verhalten von Licht; die Spektroskopie, die Helligkeitsmessung usw sind SEHR GUT verstanden. Es wäre schon äußerst seltsam, wenn die Physik zufällig gerade bei den fernen Supernovae ganz anders funktionieren sollte als beim Rest des Universums.

    Ich versteh schon, worauf du hinaus willst. Aber mit der Philosophie kannst du ALLES anzweifeln. Weil es eben keine absolute Gewissheit in der Naturwissenschaft gibt.

  40. #40 Christopher
    27. September 2013

    Servus,

    ich bin selber Physik Student (allerdings erst 3 Semester) und habe aber schon selber einige Theorien aufgestellt oder mit anderen Thesen Versucht zu kombinieren.

    Zunächst zur dunklen Energie in einfachen Worten erklärt: Grundsätzlich können nur große schwere Massen andere Massen bewegen. Das Problem ist, dass wir die Auswirkungen von dunkler Materie und Energie beobachten können, gleichzeitig können wir dunkle Materie/Energie nicht nachweisen. Nach meiner logischen Schlussfolgerung gibt es für dieses vermeintliche Paradoxon nur eine Lösung: Die großen Massen die wir nicht sehen und als dunkle Materie beschreiben befinden sich in einer anderen Dimension. Dadurch werden wir nie in der Lage sein dunkle Materie zu sehen.

    Eine andere Variante die damit möglich ist: Unser Universum ist sehr flach. Wenn mehrere Universen sich einander umkreisen ist es sehr wahrscheinlich, dass die großen Massen der anderen Universen (die wir natürlich nicht sehen können) Schwerkraft aufeinander ausüben. Dadurch könnte man sich auch große Gebilde erklären wie die Sloan Great Wall.

    Aufgrund der dunklen Energie + Materie ist also stark davon auszugehen, dass andere große Massen außerhalb unseres Universums Schwerkraft auf unser Universum ausüben und wir dadurch Effekte wie dunkle Energie oder dunkle Materie beschreiben.

    Das Grundproblem ist einfach, dass jedes Universum ein in sich geschlossener Raum mit mehreren Dimensionen ist und wir vermutlich niemals in der Lage sein werden aus diesem in sich geschlossenen Raum rauszukommen.

    Interessant ist aber auch, dass viele unser Universum als so stabil beschreiben. Dabei gibt es wissenschaftlich kaum Beweise für die Tatsache, dass unser Universum tatsächlich so stabil ist. Das Problem ist, dass unsere Astronomie ausschließlich in die Vergangenheit blickt und sich dadurch schwer erkennen lässt, ob das Universum aktuell überhaupt noch stabil ist. Hierbei spricht man auch vom Vergangenheitslichtkegel. Dadurch kann es jederzeit passieren, dass uns ein Ereignis ohne Vorwarnung mit Lichtgeschwindigkeit erreicht und dann ist im wahrsten Sinne des Wortes Schluss!

    Wenn beispielsweise die Quantenzustände in unserem Universum die eines metastabiles Vakuum gleichkommen würden, würde uns eine falsche Sicherheit vorgespielt werden. So ein Quantenzustand könnte sich jederzeit schlagartig ändern könnte und der Kosmos sich in einen Zustand mit weniger Energie bewegen würde. Mehr oder weniger geht es mir hier um den Zerfall des Vakuums auf Quantenebene.

    Was meint ihr bzw. die Experten und Astrophysiker hier?

  41. #41 2xhinschauen
    28. September 2013

    @Christopher
    Deine Thesen zu DE/DM haben den Nachteil, dass man sie nicht testen kann, sie enthalten quasi ihre eigene Unprüfbarkeit. So gesehen könnte man auch göttliche Ursachen annehmen. Wir sind noch nicht soweit, durch systematisches Ausschließen anderer Erklärungen für DE/DM dahin zu kommen, wo Du schon bist 🙂 Was nicht heißt, dass man bem Weitersuchen nicht weiterhin kreativ sein muss.

    Schwarze Löcher (mindestens 1 jedenfalls) z.B. konnte man durch Ausschließen inzwischen dingfest machen, und auch in ihrer Natur liegt die Unsichtbarkeit. Jedoch kann man sie indirekt nachweisen. Und die ursprüngliche Annahme ihrer Existenz beruhte nicht auf Spekulation (und keine vorangehende Beobachtung machte die Vermutung ihrer Existenz nötig), sondern sie war die Konsequenz einer durch anderweitige Beobachtungen exzellent bewährten Theorie.

    Trotzdem muss man Skepsis respektieren, solange die Beobachtungen Spielraum lassen, und das war bei SL bis vor kurzem so. Die jetzt vorliegenden Daten aus dem galaktischen Zentrum lassen vernünftige Zweifel an der dortigen Existenz eines SL mit einigen Mio Sonnemassen aber wohl nicht mehr zu.

    Das meine ich mit systematischem Ausschließen anderer Erklärungen, die Sherlock Holmes Methode. Soweit (dass nur eine Erklärung übrig bleibt) sind wir bei DM noch lange nicht, und nach meinem Verständnis bei der DE auch noch nicht.

    Bei der DM gilt sogar das Gegenteil: Da muss einfach eine unsichtbare Schwerkraftquelle mit ungewohnten Eigenschaften sein, das sagst Du ja auch. Ob DM aber, wie du sagst, nicht nachgewiesen werden kann, ist keinesfalls erwiesen, da gibt’s vorher noch einige Optionen. Die Physik ist indes im Laufe ihrer jüngeren Geschichte permanent auf bisher unvermutete Erscheinungsformen von Materie und Energie gestoßen, da muss man sich gar nicht wundern, wenn da noch mehr auftaucht. Weder hat da jemand irgendein Phänomen “erfunden”, um seine früheren Theorien zu “retten”, noch muss man m.E. überhaupt vollkommen außerhalb der bisherigen Physik suchen. Die bisherigen Kandidaten für die DM sind m.W. diejenigen, die die wenigsten freien Annahmen erfordern (Occams Rasiermesser). All diese Kandidaten muss man erstmal eliminieren, bevor man außerhalb unseres Universums weitersuchen müsste.

  42. #42 2xhinschauen
    28. September 2013

    @Florian: Aliens, Fehler in der Simulation, ja ne isklar. Oder der Freskenmaler des Himmelsgewölbes hat sich vertan. Hab ich alles nicht gesagt, auch die intrinsische Restunsicherheit der Naturwissenschaften war nicht mein Thema, sondern der sprachliche Ausdruck. Wenn das schon Philosophie ist, macht mich das dann aber schon etwas stolz 😉

    Ist irgendwie ja auch wurscht, was ich meine, aber vielleicht mal ein Beispiel für eine Entdeckung, die zu neuen/erweiterten Theorien führt (geht ja auch andersrum, siehe Schwarze Löcher):

    # Beobachtung: Beim Betazerfall kommt weniger aus dem Ereignis raus als reingeht.

    # Erklärungsansätze: Systematischer Fehler, Verletzung der Energieerhaltung, alle möglichen sonstigen Wunder, Drogeneinfluss, oder ein Teilchen fliegt da raus, das zu klein ist und/oder zu wenig wechselwirkt, um es mit damaliger Technik zu entdecken.

    # Hypothese (die einzige, die aller Kritik standgehalten hat und mathematisch “passt”): Neues Teilchen mit den und den Eigenschaften, Neutrinos eben.

    # Theorie: Eine Erweiterung des Standardmodells ist widerspruchsfrei möglich, passt schon. Den Rest machen dann erstmal die Experimentatoren. Haben sie gemacht, es gibt Neutrinos, sie sind so wie erwartet, Haken dran.

    Pauli hat das Neutrino nicht “entdeckt”, ok?

    Wenn ich das obige Schema auf die DE anwende (in der Annahme, dass es leidlich korrekt ist), dann haben wir die Beobachtung (ok) und den Erklärungsansatz der beschleunigten Expansion. Andere Ansätze sind schon ausgeschlossen worden, was ich persönlich nicht weiß, ob alle vernünftigen Alternativen schon hinreichend schlüssig ausgeschlossen wurden. Falls das so ist, bitte ich um Entschuldigung für eine irreführende Argumentation.

    Die Hypothese zur Erklärung der Ausdehnungsbeschleunigung ist “Dunkle Energie”, und man kommt ihr mathematisch ja wohl schon recht gut auf die Schliche. Diese These hält bisher aller Kritik wohl ganz gut stand. Ich sag hier schon mal lieber nichts mehr über denkbare Alternativen.

    Und die Theorie dazu? Öhm… nun ja, wir arbeiten dran. Neue Felder, neue Dimensionen, unerwartete Raumeigenschaften… was jetzt genau die DE ist, da ist man eben noch dran am Arbeiten, und m.W. noch nicht so “nah” dran wie z.B. an der Dunklen Materie.

    Im Moment sieht es einerseits wohl nicht so aus, als ob das Phänomen der weit entfernten SN1a die Tür zu einer komplett neuen Physik ist (wie seinerzeit die UV-Katastrophe), aber andererseits gibt es eben auch nur diese eine Art von Beobachtung, die eine Theorieerweiterung zur beschleunigten Expansion nahelegt.

    Das meinte ich: DE ist nicht “entdeckt”. Keine Crankerei, keine Spinnerei, keine Außenseiterspekulationen, keine Philosophie, bestenfalls Erbsenzählerei beim sprachlichen Ausdruck.

    Ich finde, ein Naturwissenschaftler und Autor muss da ein bisschen drauf aufpassen.

  43. #43 Florian Freistetter
    28. September 2013

    @2xhinschauen: “bestenfalls Erbsenzählerei beim sprachlichen Ausdruck. Ich finde, ein Naturwissenschaftler und Autor muss da ein bisschen drauf aufpassen.”

    Nur dass ich halt trotzdem der Meinung bin, dass mein sprachlicher Ausdruck korrekt ist. Aber das haben wir ja jetzt schon zur Genüge diskutiert. 1998 haben Wissenschaftler entdeckt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Die unbekannte Ursache dieser Ausdehnung hat den Platzhalter “Dunkle Energie” bekommen. Wenn ich also sage, dass die “Dunkle Energie” entdeckt worden ist, dann behaupte ich damit nicht, dass “die Ursache der beschleunigten Expansion des Universums” entdeckt worden ist… Aber da sind wir halt unterschiedlicher Auffasssung.

  44. #44 muresan
    26. November 2014

    Das wir in einem schwarzen Loch(Sorry, der Name ist grauenhaft) leben?…Kann ich mir denken…was ist den schwärzer als der Weltraum? Etwa ein anderes schwarzes Loch? Kaum…denn das sieht nur schwärzer aus, weil es von Licht umgeben ist. Abgesehen davon: Wiederspiegelt die dunkle Materie des Weltraums selbst das Licht?…Kaum, oder? Wer sagt mir dann nicht, dass dies ein “Kern” sein könnte umgeben von einem Ereignishorizont. Auch ist doch absolut komisch, dass unser Universum wächst…wie ein schwarzes Loch. Sind wir ein Schaltkreis in einem Computer, der wiederum ein Schaltkreis eines grösseren Computers wäre? Eine mir zwar unsympathische Vorstellung, doch sympathischer werden mir dadurch “schwarze Löcher”, wenn es die tatsächlich gibt. Aber noch interessanter finde ich, dass wir GARANTIERT nicht die einzigen im Universum sind. Es wäre absurd zu denken, dass der Weltraum nur für uns wächst. Ich wette, dass in unserer Milchstrasse mindestens 1000 Planeten zu finden wären, die bewohnt sind. Beweisen kann das niemand, aber das muss einfach sein…