theoriebuchDieser Artikel ist Teil einer fortlaufenden Besprechung des Buchs “Die perfekte Theorie: Das Jahrhundert der Genies und der Kampf um die Relativitätstheorie”* (im Original “The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle over General Relativity”* von Pedro Ferreira. Jeder Artikel dieser Serie beschäftigt sich mit einem anderen Kapitel des Buchs. Eine Übersicht über alle bisher erschienenen Artikel findet man hier
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Im ersten Kapitel des Buchs haben wir erfahren, was eigentlich das allgemeine an der Allgemeinen Relativitätstheorie ist und wie Albert Einstein überhaupt auf die Idee kam, sie zu entwickeln. Im zweiten Kapitel hat Einstein dann mühsamer Rechnerei endlich herausgefunden, wie er diese Theorie formulieren kann. Das dritte Kapitel hat gezeigt, dass wir aus der allgemeinen Relativitätstheorie überraschend viel über die Entstehung des Universums lernen können. Kapitel 4 hat erklärt, dass man aus ihr auch faszinierende Erkenntnisse über sterbende Sterne erhalten kann. In Kapitel 5 ging es um Einsteins Gegner und die sind auch noch das Thema von Kapitel 6.

Albert Einstein war 1955 gestorben. Seine Forschung über eine einheitliche Theorie aller Kräfte brachte kein Ergebnis. Alle Welt beschäftigte sich mit der Quantenmechanik und niemand mehr mit der Relativitätstheorie. Aber zumindest war da noch die wissenschaftliche Revolution, die Einsteins Theorien in den 1920er Jahren ausgelöst haben. Das alte Weltbild des ewig statischen Kosmos war gestürzt und durch das Urknallmodell eines Universums mit einem Anfang ersetzt worden. Aber plötzlich schien auch der Urknall zu wanken und eine alternative Kosmologie zumindest in den Augen der Öffentlichkeit die Oberhand zu gewinnen.

Verantwortlich für diesen Wandel war Fred Hoyle. Der britische Wissenschaftler gehört wahrscheinlich zu den bedeutendsten Astronomen des 20. Jahrhunderts. Seine Arbeit erklärte, wie die Elemente in den Sternen entstehen und hat die komplette moderne Astrophysik beeinflusst. Aber Hoyle war in jeder Hinsicht genial – und hatte oft auch radikal geniale falsche Ideen. Er war zum Beispiel davon überzeugt, dass Krankheiten durch Lebewesen aus dem Weltall verbreitet werden. Und er lehnte das Urknallmodell komplett ab.

Fred Hoyle war übrigens auch ein bekannter Science-Fiction-Autor...

Fred Hoyle war übrigens auch ein bekannter Science-Fiction-Autor…

Der Begriff “Urknall” bzw. “Big Bang” stammt übrigens von Hoyle selbst und wurde von ihm im Jahr 1949 in einer BBC-Radiosendung verwendet, um auszudrücken, wie lächerlich er die Theorie eines Universums mit einem Anfang hielt. Hoyle fand es absurd, dass die gesamte Materie früher in einem einzigen Punkt vereint war und auf einmal geschaffen wurde. Inspiriert durch den Film “Traum ohne Ende” entwickelte er mit seinen Kollegen Thomas Gold und Hermann Bondi eine alternative Kosmologie, in der das Universum keinen Anfang hatte. Es war zwar nicht statisch und dehnte sich aus – die Beobachtungen von Hubble & Co konnte auch Hoyle nicht ignorieren – aber es hatte keinen Anfang in der Zeit, bei dem alles entstand.

In Hoyles Steady-State-Universum durchzog ein sogenanntes “C-Feld” das gesamte Universum durch das überall ständig neue Materie geschaffen. Das All dehnte sich zwar aus, aber in den ständig neu geschaffenen Zwischenräumen zwischen den Galaxien entstand dank des C-Felds auch ständig neue Materie und so sah der Kosmos trotzdem immer gleich aus. Mir persönlich erscheint es zwar ein wenig unlogisch, warum es eine Verbesserung darstellt, wenn man statt einem einzigen Ereignis bei dem Materie entsteht unzählige viele Ereignisse postuliert, bei denen Materie entsteht – aber Hoyle, Bondi und Gold hielten es für eine gute Alternative. Und da Hoyle in der Öffentlichkeit extrem populär war und sich sehr intensiv um die Öffentlichkeitsarbeit kümmerte, wurde seine Theorie in der Öffentlichkeit auch sehr bekannt. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft kam die Steady-State-Theorie dagegen nicht so gut an.

Besonders der britische Radioastronom Martin Ryle war ein erbitterter Gegner von Hoyle. Die Radioastronomie war in den 1950er Jahren noch ganz am Anfang. Es war noch nicht lange her, dass er Ingenieur Karl Jansky herausgefunden hatte, dass man am Himmel nicht nur das Licht der Sterne beobachten, sondern auch Radiostrahlung empfangen kann, die von Sternen und Galaxien kommt. Die Astronomen ignorierten die neue Technik anfangs und es war der Hobbyastronom Grote Reber, der 1937 das erste brauchbare Radioteleskop baute und damit den Himmel kartografierte. Er fand dabei etwas, das man “Radiostern” nannte: Isolierte Punkte am Himmel, von denen jede Menge Radiostrahlung ausging und für die man damals kein sichtbares Gegenstück fand.

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Kommentare (15)

  1. #1 Lars Fischer
    3. Mai 2014

    Ich denke, man macht sich heute nicht mehr so richtig klar, wie unattraktiv die Urknall-Hypothese damals für die Physiker gewesen sein muss. Der Urknall zieht ja eine Grenze, jenseits derer physikalische Fragestellungen keinen Sinn mehr ergeben. Dieser “Erkenntnishorizont” dürfte den Zeitgenossen ähnlich unangenehm gewesen sein wie Gödels Theorem den Zahlentheoretikern.

    Heute stellt sich das alles etwas anders da, weil wir Modelle haben, die eine Physik vor dem Urknall aufzeigen. Und wir haben uns schlicht dran gewöhnt. Aber der Widerstand gegen den Urknall und die anfängliche Unterstützung für Hoyle wundern mich nicht.

  2. #2 Florian Freistetter
    3. Mai 2014

    @Lars Fischer: “Aber der Widerstand gegen den Urknall und die anfängliche Unterstützung für Hoyle wundern mich nicht.”

    Na ja, Hoyle war damals ja auch so etwas, was Hawking (oder Lesch in D) heute ist; zumindest was die Sichtbarkeit in der Öffentlichkeit. Die Unterstützung für die Steady-State-Theorie war nie viel größer als die für die Urknalltheorie und wenn Hoyle nicht so extrem populär und immer in den Medien gewesen wäre, wäre die wahrscheinlich gar nicht weiter aufgefallen. Ich persönlich hab nie verstanden, wie so Steady-State eine bessere Alternative sein hätte sollen. Auch Hoyle konnte die Expansion des Alls nicht ignorieren und Steady-State deswegen kein statischen Universum beschreiben. Und anstatt der einmaligen “Schöpfung” am Anfang wie beim Urknall brauchte Hoyle halt kontinuierliche Schöpfung (er hat sein mysteriöses Feld, dass die ganze Materie überall hervorbringt ja sogar “C-field” – creation field – genannt) immer und überall im Universum. Wenn man schon “Schöpfung aus dem Nichts” postuliert, dann erscheint es mir ökonomischer, das nur einmal zu postulieren und nicht unzählige “Mini-Urknälle”, so wie bei Hoyle…

  3. #3 thomas ahrendt
    3. Mai 2014

    Hallo
    Vor einiger Zeit lief auf arte mal ein BBC-film über Hawking. Mit dem Darsteller vom neuen Holmes und dem Khan aus ST Into Darkness. Da hatte Hoyle seine Motivation für sein Modell plausibel dargelegt.

  4. #4 rolak
    3. Mai 2014

    Falls es jemanden interessiert: Dieser Film war es.

  5. #5 May
    3. Mai 2014

    @1 “Heute stellt sich das alles etwas anders da, weil wir Modelle haben, die eine Physik vor dem Urknall aufzeigen.”

    Interessant.

  6. #6 Hägar
    4. Mai 2014

    @#5
    Klar Mann, weisst schon:
    vorher…da war der unendliche Unwahrscheinlichkeitsdrive, der das C-Feld zu Doppel-D aufblies, welches daraufhin explodierte und unser Universum schuf…

  7. #7 Fred
    4. Mai 2014

    @’#1
    Für mich bleibt die Urknalltheorie unattraktiv, weil sie nachhaltig ein “Querdenken” und damit mögliche, neue “Erkenntnisshorizonte” behindert. Dennoch würde ich keinesfalls behaupten, dass sie “falsch” ist, denn sie könnte zumindest “ein” (wichtiger) Teil “der Antwort” auf die Frage sein, “wie” unser Universum “funktioniert”.
    Warum?
    Wenn wir uns in einer Phase “nach” einem möglichen Urknall “(be-)finden”, bedeutet dies möglicherweise ja auch, dass wir uns “auf dem Weg” zu einem “nächsten” Urknall “(be-)finden”.
    Vermutlich sollten wir uns weniger auf den “EINEN” (vergangenen) “Urknall” konzentrieren, sondern mögliche “Antworten” auf die Frage suchen, welche “Prozesse” diese (möglichen) “Ereignisse” miteinander verbinden. Fraglos sind wir auf die Betrachtung vergangener “Ereignisse” und hier die gewonnenen “Erkenntnisse” angewiesen, unser “Blick” in die “Vergangenheit” des Universums zeigt aber vermutlich auch gewissermaßen “gleichzeitig” in seine “Zukunft”.
    Betrachte ich das Schlüsselwort der “Gleichzeitigkeit”, stellt sich mir die Frage, ob ein “Zusammenbrechen” von Zeit und Raum (4-D, 3-D) nicht auch dazu führen könnte, dass im Laufe dieses “Prozesses” entlang einer 2-D-Ebene, gewissermaßen “zeitgleich” “1-D Kluster” entstehen, aus welchen dann nicht “EIN” “Urknall” sondern eine ganze Reihe von “Urknall-Szenarien” hervorgehen.
    Würde dies zutreffen, erschiene die Suche nach dem “EINEN” Ereignis (Singularität?) sinnlos und nicht zielführend.
    So, nun genug gesponnen-:).

    Zu Hoyle und Ryle:
    “Erkenntnis” bleibt immer nur ein “Näherungswert”, der sich aus vielen “Umgebungsvariablen” (verschiedenen Theorieen und ihrem Nachweis/ihrer Widerlegung) ergibt. Dies bedeutet schlicht, dass jede “neue” Theorie unser Bild (hier des Universums) verändern kann, verlangt aber auch, dass wir “offen” für andere “Vorstellungen” bleiben, uns nicht an “Modelle” “gewöhnen”, oder diese gar unsinnig “verteidigen”. “Modelle” bleiben eben nur “Modelle”.
    Kurz: Wenn Hoyle und Ryle statt einem “Grabenkampf” mehr den gemeinsamen Nenner gesucht hätten, währe vielleicht mehr dabei herausgesprungen.
    Schade!

  8. #8 Florian Freistetter
    4. Mai 2014

    @Fred: “Für mich bleibt die Urknalltheorie unattraktiv, weil sie nachhaltig ein “Querdenken” und damit mögliche, neue “Erkenntnisshorizonte” behindert. “

    WIe kommst du auf diese Idee? Hast du dir schon mal angeschaut, was in der modernen Kosmologie so geforscht wird? Mit fehlendem “Querdenken” ist da nichts; ganz im Gegenteil. Das was du sagst klingt mir doch eher nach den klassischen Vorurteilen…

  9. #9 Desolace
    4. Mai 2014

    @Fred:
    Hätte mir gerne (?) deinen Text durchgelesen, aber die ständigen Anführungszeichen machen es mir unmöglich… @__@
    zum ersten Teil (den ich noch lesen konnte) : Florian hatte mal eine ganze Liste mit Arbeiten/Papern gepostet, die sich mit Alternativen zum Urknall beschäftigen. Das war leider in einem Kommentar und ich finds grad nicht.
    Aber sobald eine These aufkommt, die nicht nur alles genauso gut/besser erklärt wie/als die Urknall-Hypothese, sondern auch deren Vorhersagen erklärt und selber beobachtbare Vorhersagen macht, die mit dem Urknall nicht erklärt werden können, dann kann und wird diese neue Hypothese auch übernommen!
    Nur gibt es eben momentan (!) keine richtigen Anzeichen für eine “bessere” These. Das heißt aber nicht, dass wir eine solche nicht erkennen und anerkennen würden, wenn sie uns über den Weg läuft….

  10. #10 Florian W.
    4. Mai 2014

    @FF: Wenn ich Deine Ausführungen so lese, habe ich den Eindruck, dass für Dich der Sinn des Lebens (eines Wissenschaftlers) darin besteht, so viel wie möglich Recht zu behalten. Ich will nicht bestreiten, dass Recht zu haben angenehm ist. Ein Gegenkonzept wäre aber auch (frei nach den “fantastischen Vier”): Mach das was Du gerne tust, egal ob applaudiert oder ausgebuht. Ich kenne Hoyles Leben nicht, aber wenn er mit seiner Ansicht glücklich geworden ist und sie ihm Motivation fürs Leben gegeben hätte, wäre es doch in Ordnung – auch wenn sie letztlich falsch ist.

  11. #11 Alderamin
    4. Mai 2014

    @Florian W.

    Der ganze Sinn der Wissenschaft ist doch herauszufinden, wie die Welt funktioniert. Dies tut man durch das Aufstellen von Modellen. Jedes Modell ist zwar nur eine Annäherung an die Realität, aber die kann von unterschiedlicher Qualität sein. Je mehr korrekte Vorhersagen ein Modell macht, desto besser ist es.

    Hoyles Modell war z.B. nicht in der Lage, z.B. die kosmische Hintergrundstrahlung befriedigend zu erklären (schon ihre Existenz; die Feinstruktur, die wir heute analysieren, schon mal gar nicht, aber die war damals noch nicht bekannt). Er konnte auch nicht erklären, wie die Materie entsteht, wie die Elementhäufigkeiten des urtümlichen Gases zu Stande kommen, warum es keine nahen Quasare gibt, oder warum die entferntesten Galaxien 100mal so viele Sterne bilden wie die heutigen, nahen, die außerdem größer sind.

    All das erklärt die Urknalltheorie und deswegen ist sie ein besseres Modell, als die Steady State Theorie.

    Wissenschaft ist keine Religion, wo man dieses oder jenes glauben kann, das zur Realität keinen Bezug haben muss. Wenn Fred Hoyle damit glücklich war, die Steady State Theorie mit ins Grab zu nehmen, so sei ihm das gegönnt, aber die wissenschaftlichen Erkenntnisse bis zum Ende des 20. Jahrhunderts ignoriert zu haben, zeichnet ihn am Ende nicht als einen guten Wissenschaftler aus.

  12. #12 PR aus R
    R
    4. Mai 2014

    Wie hat Hoyle denn den Energieerhaltungssatz in seinem Modell gerettet ? Mehr Materie, also mehr Energie scheint dem ja zu widersprecehn.

  13. #13 Florian Freistetter
    4. Mai 2014

    @Florian W: “Wenn ich Deine Ausführungen so lese, habe ich den Eindruck, dass für Dich der Sinn des Lebens (eines Wissenschaftlers) darin besteht, so viel wie möglich Recht zu behalten. “

    Hmm. Ich wüsste nicht, wie du das aus meinen Ausführungen rauslesen könntest. Wo genau siehst du das? Über den “Sinn des Lebens” habe ich definitiv nichts gesagt. Aber der Sinn der Wissenschaft ist es definitiv, ein Modell zur Beschreibung der Umwelt zu finden, das mit Beobachtungen zusammenpasst. Und da hatte eben Hoyle ein Modell und Einstein (bzw. die Leute die seine Theorie verwendet haben) ein Modell. Und wie das halt so ist, kann nicht jedes Modell richtig sein. Hoyles Modell war halt falsch und es wäre interessant gewesen zu sehen, wie er auf die Entdeckung der Variation in der kosmischen Hintergrundstrahlung reagiert hätte, die sein Modell falsifiziert hätte. Über Hoyles “Lebensglück” habe ich allerdings nichts gesagt und mit dem Thema hat das auch nichts zu tun (wen das interessiert, dem empfehle ich die Lektüre einer Hoyle-Biografie. Ich kann die hier empfehlen: Fred Hoyle’s Universe)

  14. #14 Florian Freistetter
    4. Mai 2014

    Die Liste mit den alternativen Kosmologie-Artikeln war übrigens hier: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/11/09/ist-wissenschaft-dogmatisch/

  15. #15 Desolace
    4. Mai 2014

    @FF:
    Ach, dann wars doch nicht in einem Kommentar. Bei all den Artikeln und Kommentarsträngen kommt man irgendwann durcheinander 😀