Kapitel 3: Universum: zusammenziehen und ausdehnen

Die Gravitationskraft zieht die Masse und die Energie unseres Universums in die Form einer Kugel zusammen. Und die sich ausdehnende Kraft zieht die Masse und die Energie unseres Universums auseinander. Die sich ausdehnende Kraft und die anziehende Kraft sind vollkommen ausgeglichen. Das Universum dehnt sich gerade so schnell aus, dass Sterne, Planeten, und Galaxien entstehen können. Sie werden von der kritischen Energiedichte beherrscht. Aber warum wird die kritische Energie unseres Universums bewahrt? Warum ist sie in den letzten 12 Milliarden Jahren gleich geblieben, seit es geboren wurde?

Marcus Chown berichtet unter der Überschrift, "Das fünfte Element" in der Zeitschrift New Scientist, 3. April 1999 S. 29-32, über die kritische Dichte des Universums: "Kosmologen bezeichnen die Dichte des Universums gern als die sogenannte 'kritische Dichte'. Das entspricht einem Universum, dessen gesamte Energie - kinetisch und potentiell - gleich Null ist. Die populäre Inflationstheorie besagt, dass sich das Universum plötzlich ausgedehnt hat, und zwar im Bruchteil der ersten Sekunde nach seiner Geburt. Sie sagt vorher, dass das Universum genau diese kritische Dichte haben sollte.

"Ein Universum, das mit einer Dichte beginnt, die auch nur ein wenig von der kritischen Dichte entfernt ist, dessen Dichte wird dann steil ansteigen oder tief absinken. Diesem Schicksal kann das Universum nur entgehen, wenn es genau mit der kritischen Dichte beginnt. Es schwebt dort dann ewig.

"Die Quantentheorie sieht in den Teilchen der Natur nur Erregungen der 'Felder', die sich überall im Weltraum ausbreiten. Die Photonen sind zum Beispiel örtliche Beulen im elektromagnetischen Feld. Die Elektronen und Positronen sind Beulen im Elektron-Positron Feld und so weiter." (1999:30, 31).

"Man kann keine unendliche Energiedichte haben: denn die Gesetze der Physik brechen bei der sogenannten Planckschen Energiedichte zusammen. Dort steht die Schwerkraft den anderen Naturkräften gegenüber. Deshalb scheint es vernünftig, anzunehmen, dass es etwas gibt, das die Vakuumenergie daran hindert, über diesen Wert anzusteigen. Aber auch dann wäre die Energie immer noch viel zu groß: Die Plancksche Energiedichte ist 10¹²³ Male größer, als die gemessene Energiedichte des federnden Weltraumes. Der Nobelpreisträger Steven Weinberg hat dies als 'den größten Misserfolg einer geschätzten Größenordnung in der Geschichte der Wissenschaften' beschrieben.

"Einige Theoretiker versuchen, die beobachteten Werte der Energie, die im Vakuum steckt, zu erklären. Andere haben ein anderes, aber verwandtes Puzzle in Sinn. Sie fragen sich: warum liegt die Energiedichte des Weltraums heute so dicht bei der Energiedichte der Materie?

"Das ist recht seltsam. Erinnern wir uns daran, dass sich die Energiedichte des Weltraumes nie verändert, ganz gleich, wie weit sich der Weltraum ausdehnt. Deshalb ist die Energiedichte des Weltraumes heute noch genau so hoch, wie im Bruchteil der ersten Sekunde des Universums. Die Energie der Materie und Strahlung hat sich dagegen sehr verdünnt, während sich das Universum ausdehnt. Gleich nach dem Urknall war die Energiedichte der Materie und Strahlung 10¹⁰⁰ Male größer, als die des Weltraumes." (1999:31).

Wie kann die Energiedichte des Universums gleich bleiben, während sich das Universum ausdehnt und sich die Energiedichte verdünnt?

Markus Chown: "Der negative Druck ist wie die Spannung in einem Gummiband: Sie müssen arbeiten, um es auszudehnen. Beim Gummiband bewirkt die Arbeit, dass es sich erwärmt. Wenn Sie den Weltraum ausdehnen, geht die Arbeit, die Sie verrichten, in den Weltraum. Sie verdünnen zwar die Energiedichte des Weltraumes, indem sie sein Volumen vergrößern. Aber sie fügen auch Energie hinzu. Das ist hier jetzt erstaunlich. Wenn p = -u ist, dann gleicht die Energiemenge, die Sie hinzufügen, genau die Verdünnung aus. Deshalb bleibt die Energie des Weltraums konstant.

"Die Energiedichte des Weltraumes bleibt konstant, während sich der Weltraum ausdehnt. Zwei Galaxien, die doppelt so weit auseinander sind, wie zwei andere, haben doppelt so viel federndes Zeug zwischen sich. Deshalb ist die abstoßende Kraft zwischen ihnen doppelt so groß, und so weiter. Diese Kraft wächst mit der Entfernung. Deshalb ist sie im planetarischen Maßstab klein. Im kosmischen Maßstab ist sie riesig. Das erklärt, warum wir sie nur bemerken, wenn wir Dinge in riesigen kosmischen Entfernungen sehen." (1999:31).

"Die Lambda-Kraft wächst immer mit der Größe des Universums. Deshalb wird sie die Anziehung der Gravitation schließlich ganz beherrschen, die von der gewöhnlichen Materie und Strahlung ausgeht. Sie sorgt dafür, dass sich das Universum ewig ausdehnt und dass sich die gewöhnliche Materie verdünnt, bis sich ihre Dichte dem Nullpunkt nähert." - Marcus Chown (1999:32).

Prof. R. Kippenhahn sagt: "Die 'Grenze', bis zu der wir sehen können, umschließt uns wie ein Ball. ... Die Grenze, bis zu der der Beobachter sehen kann, umschließt ihn wie ein Ball. Es ist eine Art Horizont." (1991:233).

Prof. J. A. Wheeler: "Der aufgeblasene Luftballon ist ein Modell für die Ausdehnung des Universums. ... Nur die dreiteilige Kugel ist real. Nur sie beschreibt den Weltraum, in dem wir leben und uns bewegen, gemäß dem Einstein-Friedman-Modell eines geschlossenen, aber unbegrenzten Universums. ... Einsteins altbewährte geometrische Gravitationstheorie, die noch als Standard dient, lässt keinen Raum für irgendwelche wenn und aber, wenn es um die Dynamik eines dreidimensionalen kugelförmigen Modelluniversums geht. Es schließt eine Geschichte mehrerer Zyklen aus." (1991: 236. 249)

Der Wert des Pi

Wie viele in der Schule gelernt haben, gibt Pi das Verhältnis von Kreisumfang zu Kreisdurchmesser an. Den meisten reicht beim Rechnen der angenäherte Wert 3,14159; da die Zahl Pi jedoch nicht exakt angegeben werden kann, hat sie unendlich viele Dezimale.

Yasumasa Kanada von der Universität Tokio hat die Zahl Pi nun mit dem Computer auf über sechs Milliarden Stellen berechnet. Diese Zahl ist von keinem denkbaren Nutzen, 'weil bereits 39 Dezimalstellen genügen, um den Umfang eines Kreises um das bekannte Universum so genau zu berechnen, dass die Abweichung höchstens dem Durchmesser eines Wasserstoffatoms entspricht', schrieb die Londoner Times. Professor Kanada erklärte, es mache ihm Spaß, die Zahl Pi zu berechnen, denn dafür gebe es sie nun einmal. Sein Ergebnis sollte man lieber nicht aufzählen. 'Würde man pro Sekunde eine Ziffer nennen, brauchte man, ohne Pause zu machen, insgesamt 200 Jahre'' merkte die Times an." Aus: Erwachet! 8. Dezember 1996 S. 29.

Ergebnis

Räumliche und Zeitliche Ordnung des Universums. Wie ist die räumliche und zeitliche Ordnung des Universums entstanden? Und wie wird es bewahrt? Warum ist die räumliche und zeitliche Ordnung des Universums entstanden? Und warum wird es bewahrt? Was für eine Form hat das Universum? Ist das Universum ein geschlossenes System? Oder gibt es auch etwas außerhalb unseres Universums, das heißt, jenseits seines kosmischen Horizontes? Was haben wir bis jetzt herausgefunden?

Der kosmische Horizont ist der kugelförmige Horizont. Er ist die Grenze des sichtbaren Universums. Er dehnt sich aus. Hinter dem kosmischen Horizont liegt das unsichtbare Universum. Das sichtbare Universum liegt innerhalb des kugelförmigen Horizontes. Und das unsichtbare Universum liegt außerhalb des kosmischen Horizontes. Deshalb gibt es ein Außen, weil das Universum kein geschlossenes System ist. Das heißt: Information, Mathematik und Energie (die kosmische Software), hat der Schöpfer von außen her eingefügt. Der Schöpfer befindet sich außerhalb seiner Schöpfung, so wie sich der Maler außerhalb seines Gemäldes befindet (James Jeans).

Kosmischer Horizont, kugelförmiger Horizont: Das ist die Entfernung, die das Licht zurückgelegt hat, seit das Universum ins Dasein kam. Information wird mit Lichtgeschwindigkeit übermittelt. Die elektromagnetischen Wellen und die Gravitationswellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. In einem Vakuum mit 299.792.458 m/s.

Das Universum ist jetzt etwa 12 Milliarden (10-14⁹) Jahre alt. Sein Radius (halber Durchmesser) ist jetzt 12 Milliarden Lichtjahre. Und es hat jetzt einen Durchmesser von 24 Milliarden Lichtjahren. Unser kugelförmiges Universum hat jetzt einen Umfang von 75,4 Milliarden Lichtjahren. (24 x Pi = 75,398 x 10⁹).

Wie schnell wird Information im Universum übersandt? Ein grundlegendes Dogma der Astrophysiker besagt: Die Information im Universum wird mit Lichtgeschwindigkeit übersandt. Kein Signal kann sich schneller bewegen als das Licht. (J. D. Barrow, 1999).

Kritische Dichte

Im größten kosmischen Maßstab unterscheiden sich Temperatur und Dichte um nicht mehr als einige Teile in 100.000. Sie liegt dicht bei der kritischen Trennlinie, seit es begonnen hat. Das Universum hat sich10³² mal vergrößert, seit es geboren wurde. Die sich ausdehnende Kraft und die anziehende Kraft des Universums ist mit einer Genauigkeit von etwa 1: 10¹²⁰ eingestellt. Die kritische Dichte des Universums ist seine gesamte Energie, kinetisch und potentiell. Die ist Null. Das Universum hatte schon im ersten Bruchteil einer Sekunde genau die richtige kritische Dichte. Dort bleibt sie für immer. Wenn seine kritische Dichte nicht ganz genau eingestellt wäre, würde sie sehr schnell absinken oder ansteigen.

Die Quantentheorie besagt: Die Teilchen in der Natur sind Erregungen in den "Feldern" Sie erstrecken sich durch den Weltraum. Photonen sind örtliche Beulen im elektromagnetischen Feld. Elektronen und Positronen sind Beulen im Elektron-Positron-Feld und so weiter. (J. D. Barrow, 1999).

Die Plancksche Energie ist 10¹²³ mal größer, als die gemessene Energie des federnden Weltraumes. Die Vakuum-Energiedichte des Universums beträgt nur 10^-29 g/cm³. Die Plancksche Energiedichte ist 10⁹⁴ g/cm³. Verhältnis: 1 : 10¹²³. Die Energiedichte des Weltraums verändert sich nie, ganz gleich, wie viel sich der Weltraum ausdehnt. Deshalb ist die Energiedichte des Weltraums heute noch genau so hoch, wie im Bruchteil der ersten Sekunde, nachdem das Weltall entstanden war. Die Energie der Materie und Strahlung ist sehr verdünnt worden. Gleich nachdem das Universum geboren worden war, war die Dichte seiner Materie und Strahlung 10¹⁰⁰ mal größer, als die des Weltraumes.

Negativer Druck

Es ist wie die Spannung in einem Gummiband. Wenn du es ausdehnst, fügst du Energie hinzu. Wenn du die Energiedichte des Weltraumes verdünnst, indem du sein Volumen vergrößerst, fügst du Energie hinzu. Die Energie, die du hinzufügst, wenn du es ausdehnst, gleicht genau die Verdünnung aus, so dass die Energie des Weltraumes konstant bleibt. Die Energie des Weltraumes bleibt konstant, während er sich ausdehnt. Diese Kraft wächst mit der Entfernung. Zwei Galaxien, zum Beispiel, die doppelt so weit voneinander entfernt sind, wie zwei andere, haben doppelt so viel Ausdehnungsenergie zwischen sich. (Markus Chown, 1999).

Elektrische Ladung

Das Universum hat insgesamt keine Nettoladung. Es hat eben so viele Protonen wie Elektronen. Sie sind entgegengesetzt elektrisch geladen. Das Elektron ist negativ geladen und das Proton positiv. (J. D. Barrow, 1999). Daher hat das Universum null Nettoladung, sie ist ausgeglichen.

Energie des Universums

Das Universum hat null Gesamtenergie. Albert Einsteins Formel, E = cm² bedeutet: Energie = Masse mal die Lichtgeschwindigkeit im Quadrat (= mal 2). Energie und Masse sind austauschbar. Die Energie gibt es in zwei Formen: positiv und negativ. Die Gesamtsumme ist genau Null. Die gesamte Menge der Energie im Universum ist konstant. Das Universum wurde aus nichts erschaffen. (J. D. Barrow, 1999).

Das sich ausdehnende Universum

Das Universum dehnt sich dicht an der Trennungslinie aus: zwischen Ausdehnen und Zusammenziehen. Das sich ausdehnende Universum bewegt sich immer weiter von dieser kritischen Trennungslinie weg. Deshalb muss es mit einer Geschwindigkeit angefangen haben, die ganz dicht bei der Trennungslinie gelegen hat, und zwar, von Anfang an. Das Universum dehnt sich gleichmäßig nach allen Richtungen hin aus. Warum? Das Universum ist wie ein aufgeblasener Luftballon. Die Staubflecken auf seiner Oberfläche sind seine Galaxienhaufen. Die Galaxienhaufen selbst dehnen sich nicht aus, nur der Weltraum zwischen ihnen. (J. D. Barrow, 1999).

Mikrowellenhintergrund

Dreht sich das Universum um seine eigene Achse? Hat es ein Drehmoment? Der Mikrowellenhintergrund ist wie ein Ozean, durch den sich die Himmelskörper bewegen. Das Mikrowellenspektrum erzählt uns: Die frühe Geschichte des Universums war ruhig, nicht gewaltsam. Webster's New Collegiate Dictionary (1977:947): Ruhig: still werden, ruhen, sich ausruhen, inaktiv, keine Schwierigkeiten oder Symptome verursachen."

Der Weltraumsatellit COBE hat die Stärke der Mikrowellen gemessen, die aus verschiedenen Richtungen zu uns kommen. Was hat er herausgefunden? Wenn sich das Universum in eine Richtung etwas schneller ausdehnt, als in die andere, dann wird die Strahlung dort etwas schwächer sein, etwas niedriger, als diejenige, die aus den anderen Richtungen kommt.

COBE hat diese winzigen Wellenschwankungen gemessen. Sie gehören zu den kleinsten, die man bis jetzt in der Astronomie gemessen hat: einige Teile in 100.000. Dies zeigt uns das Universum, als es 1.000.000 Jahre alt war. Jetzt ist es etwa 12.000 Millionen (oder 12 Milliarden) Jahre alt.

Wenn sich das Universum um seine Achse dreht, wäre das zu langsam, um das zu bemerken. Aber man kann herauszufinden, ob es sich um seine eigene Achse dreht oder nicht. Es gibt empfindsamere Anzeiger dieser Drehung.

Der Mikrowellenhintergrund: Seine Strahlung ist gleichförmig und sehr einheitlich (homogen und isotrop). Die Schwankungen in der Temperatur betragen 1 Teil in 100.000. Sie stammt aus der Zeit, als das Universum nur einige 100.000 Jahre alt war. Das Universum hat sich aus einem früheren Zustand entwickelt, der dicht bei dieser Homogenität und Isotropie lag. (J. D. Barrow, 1999).

Die Temperaturstrahlung ist in allen Richtungen gleich. Sie hat die gleiche Wellenlänge. Das ganze Universum schwimmt in dieser Temperatur von 2,728 Kelvin. Als das Universum 10 mal kleiner waren, war es 10 mal heißer als jetzt: 28,28 Kelvin. Als das Universum 1.000 mal kleiner waren, hatte seine Mikrowellenstrahlung eine Temperatur von 3.000 Kelvin. Die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung entstand vor 300 000 Jahren, nachdem das Universum geboren worden war. (J. D. Barrow, 1999). Die Temperatur des Mikrowellenhintergrundes beträgt jetzt 2,728°K. Sie ist bis zu 0,1% genau (M. Rowan-Robinson, 1999).

Kosmologische Konstante

Wie schwer ist das kosmische Vakuum, mit seinen "virtuellen" Teilchenpaaren? Die Energiedichte des kosmischen Vakuums ist etwa 10¹²⁰. Das ist ein 1 mit 120 Nullen. Das ist etwas, was die kosmologische Konstante jetzt im Universum zwingt, genau bei Null zu sein. Aber niemand weiß, warum. (Michael Rowan-Robinson, 1999).

Die Drehung der Erde

Die Drehung der Erde bewirkt, dass sich ihre Pole leicht abflachen. Deshalb ist der Radius der Erde am Äquator größer, als an den Polen. Der Durchmesser der Erde von Pol zu Pol ist 12.712 km. Sein Durchmesser am Äquator ist 12.755 km. Der Unterschied: 43 km.

Wenn sich das Universum dreht, würde seine Drehung bewirken, dass sich die Pole auf seiner Drehachse etwas abflachen. Sein Durchmesser an seiner Drehachse wäre dann kürzer, als sein Durchmesser am Äquator. Seine geographischen Pole wären dann etwas abgeflacht.

Dann sollte die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung am heißesten sein, wenn sie von seinen Polen kommt. Und sie sollte am kühlsten sein, wenn sie im rechten Winkel von seinem Äquator kommt. Aber die Strahlungstemperatur innerhalb des sichtbaren Universums - bis zu seinem kosmischen Horizont -, ist in allen Richtungen gleich, mit einer Genauigkeit von 1 Teil in 100.000. Wenn sich das Universum dreht, wird es sich sehr langsam drehen. 1 Billion mal langsamer, als es sich in seiner Größe ausdehnt. Das Universum könnte null Nettodrehung und Drehmoment haben. (J. D. Barrow, 1999).

Das beweist: Das Universum hat die Form einer Kugel, eines Balles. Es ist runder, als unser Planet Erde. Weil es keine abgeflachten Pole hat, wie unser Planet Erde. Das hat die Mikrowellenstrahlung klar bewiesen, die gleichmäßig aus allen Richtungen kommt. Sie hat die gleiche Temperatur. Die Kugel unseres Universums ist jetzt etwa 12 Milliarden Jahre alt. Sie hat einen Radius von 12 Milliarden Lichtjahren und einen Durchmesser von 24 Milliarden Lichtjahren. Der Umfang unseres kugelförmigen Universums beträgt jetzt etwa 75,4 Milliarden Lichtjahre. Wie ist seine räumliche und zeitliche Ordnung entstanden? Wie wird sie bewahrt?

Ergebnis

·         Unser Universum hat die Form einer Kugel. Es ist runder, als unser Planet Erde, weil es keine abgeflachten geographischen Pole hat. Das haben die Wissenschaftler jetzt bewiesen, indem sie die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung maßen, die gleichmäßig von allen Seiten auf uns zukommt.

·         Die Gravitation hat die Materie und die Energie unseres Universums in die Form einer Kugel gezwungen. Die Gravitation hat die Materie und die Energie unseres Universums in die Form ihres eigenen Gravitationsfeldes gezwungen, in die Form seiner Kraftlinien und in die Form seinen äquipotentialen Kreise und konzentrischen kugelförmigen Schalen (Wellenfronten).

·         Die sich ausdehnende Kraft des Universums sorgt dafür, dass die Schwerkraft die Materie des Universums nicht so stark zusammen zieht, dass es unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht.

·         Die anziehende Kraft und die sich ausdehnende Kraft des Universums ist genau aufeinander abgestimmt. Sie arbeitet mit einer Genauigkeit von 1 : 10¹²³. Aber sie erreicht nicht 10¹²⁴ (Krauss, L. M. 1999:41). Die Gravitationswelle bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Die Gravitationswelle selbst kann die räumliche und zeitliche Ordnung des Universums aber nicht schaffen. Dafür ist sie viel zu langsam.

·         Die Kreiszahl Pi erzeugt das Gravitationsfeld des Universums, mit seinen Kraftlinien und äquipotentialen Kreisen und konzentrischen kugelförmigen Schalen (Wellenfronten) und kontrolliert sie auch. Wenn man nur 100 Dezimalstellen von Pi benutzt, wird der Umfang des Kreises einen Fehler von weniger als 10/1.000.000 mm haben. Das ist ein Kreis, der unser heutiges Universum mehrere Male enthalten kann.

·         Information, die unverzüglich (instantaneously) übersandt wird, erzeugt die räumliche und zeitliche Ordnung unseres Universums und bewahrt sie auch. Information, die im kosmischen Raum mit Lichtgeschwindigkeit übermittelt wird, ist viel zu langsam. Sie ist wie eine Schnecke, die im Garten herumkriecht.

·         Pi ist nicht nur eine Kreiszahl. Es ist auch eine kosmologische Konstante. Sie existiert unabhängig vom Menschen. Sie war schon da, lange, bevor der Mensch auf unserem Planeten Erde erschienen ist. Der Mensch hat sie nur gefunden und etwas verstanden. Die Kreiszahl Pi macht die Kreise, Scheiben, und Kugeln, vom Atom bis zur Galaxis und dem ganzen kugelförmigen Universum. Sie funktioniert unverzüglich über Milliarden von Lichtjahren hinweg.

·         Nur Information, die unverzüglich übersandt wird, kann die Kraftlinien und konzentrischen, kugelförmigen Schalen des Universums bilden, mit seinem Radius von etwa 12 Milliarden Lichtjahren, seinem Durchmesser von 24 Milliarden Lichtjahren, und seinem Kreisumfang von 75 Milliarden Lichtjahren. Nur die Kreiszahl Pi kann seine räumliche und zeitliche Ordnung schaffen und bewahren. Information, die mit Lichtgeschwindigkeit übersandt wird, kann das nicht machen, weil sie viel zu langsam ist.