Urknall,  Schwarzes Loch, Expansion, Weltmodell

Eine Welt ohne Urknall

Das Universum ist unendlich in Raum und Zeit.                                                                                                                                                                                                                                                                                              Diese Seite wird ab 20.12.2016 auf der Seite www.wellenstruktur.de weitergeführt und aktualisiert.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Berlin , 26.3.2014

Vorläufig letzte Überarbeitung, aber nicht der Weisheit letzter Schluß .

Das Urknallmodell

Als im vorigen Jahrhundert Albert Einstein seine Relativitätstheorie veröffentlichte, begann ein neues Kapitel bei der Beschreibung des Universums. Durch die Entdeckung von Edwin Hubbel, das ein Teil des Universums expandiert, entstand sofort eine neue Fragestellung zur Evolution des Universums .Es war nahe liegend, den Expansionsvorgang zurück zu verfolgen, um Vorstellungen über den früheren Zustand des Universums zu finden. Leider ist man dabei mehr spekulativ als sorgfältig vorgegangen, und das Ergebnis ist die Theorie vom Urknall.Wir wollen versuchen, den Expansionsvorgang schrittweise zurück zu verfolgen und fragen, ob sich der Urknall zwingend ergibt. Zu Anfang sei bemerkt, dass nur ein Teil des Universums an der Expansion teilnimmt, denn es werden zahlreiche Zusammenstöße großer Systeme wie Galaxien beobachtet, die mit einer allgemeinen Expansion, die streng radial erfolgen müsste, nicht übereinstimmen. Die folgenden Überlegungen gelten nur für den Teil des Universums, der einer einheitlichen Expansion unterliegt.  Das Universum besteht aus festen Himmelskörpern, Gas und Strahlung.Für die Wechselwirkung zwischen einzelnen festen Himmelskörpern gilt die allgemeine Relativitätstheorie. Der Versuch, die Expansion des Universums zurück zu verfolgen muss die Wechselwirkung aller Himmelskörper quantitativ erfassen. Ein solcher Versuch scheitert aber angesichts der unendlichen Anzahl der Himmelskörper. Beim stellaren Gas scheint die Situation besser zu sein. Wegen seiner geringen Dichte gilt die Zustandsgleichung für ideale Gase, und man kann die gedachte Umkehrung der Expansion anfänglich als Kompression sehr gut berechnen. Wenn aber der Druck einen Wert von etwa  30 bar erreicht, darf man dem die Wechselwirkung zwischen den Molekülen nicht mehr vernachlässigen. Die Zustandsgleichung für ideale Gase wird dann durch die van der Waalsche Gleichung ersetzt. Diese Gleichung enthält Korrekturgrößen, die experimentell bestimmt werden müssen. Auch der Geltungsbereich der van der Waalschen Gleichung ist begrenzt. Mit steigendem Druck muss die Zustandsgleichung immer wieder durch weitere, experimentell zu bestimmende Größen erweitert werden. Diese Anpassung der Zustandsgleichung gelingt aber nur solange, wie Messwerte zur Verfügung stehen. Für die Zustandsgrößen, die in kosmischen Objekten zu erwarten sind, fehlen uns aber die Messmöglichkeiten. Wir haben keine gültige Zustandsgleichung und müssen auf den  Versuch verzichten, die Expansion durch exakte Rechnung rückwärts zu verfolgen.

Wenn eine quantitative, exakte Beschreibung des Vorgangs nicht gelingt, muss man es qualitativ versuchen und in Kauf nehmen, das die Ergebnisse unsicher  werden. Dabei kann man aber auf die Beobachtung zurückgreifen, dass es in den Sternen Materiezustände mit einer hohen Dichte und hohen Temperaturen gibt. Die Annahme, dass das Universum bei seiner Expansion einen " Sternenzustand" durchlaufen hat, ist  gerechtfertigt. Das Sterne oberhalb einer kritischen Masse instabil sind und expandieren, unterstützt diese Annahme. Noch höhere Materiedichten werden in Neutronensternen erreicht. Die Existenz der Neutronensterne scheint gesichert. Der Materiezustand sollte dem in den Atomkernen ähnlich sein. Über den Zustand der Materie in den Atomkernen gibt es Modelle aber noch keine sicheren Kenntnisse. Die Vorstellung, dass Atomkerne aus Neutronen und Protonen bestehen ist naiv, auch wenn bei der Kernspaltung beide Teilchenarten entstehen. Wichtig aber ist, dass es unter irdischen Bedingungen keine Atomkerne gibt, die nur aus Neutronen zusammengesetzt sind. Außerdem nimmt die Stabilität der Kerne jenseits des Urankerns mit der Anzahl der Teilchen ab. Aus diesem Grund dürfte es Neutronensterne nicht geben. Das es sie gibt, zeigt nur, dass wir über diesen Materiezustand nicht genügend wissen. Darf man auf dieser Wissensbasis noch weiter denken?

Ja, denn es gibt Schwarze Löcher. Über Schwarze Löcher ist nur bekannt, dass sie mit hoher Wahrscheinlichkeit existieren. Die einzige bestimmbare Größe bei Schwarzen Löchern ist die Masse. Alle anderen Informationen wie die Größe, Temperatur usw. sind hinter dem Ereignishorizont verborgen. Aus diesem Grunde werden wir niemals Kenntnisse über den Zustand der Materie in Schwarzen Löchern haben. Für ein Weiterdenken in Richtung einer noch höheren Dichte fehlt uns damit jede Grundlage. Alle Vorstellungen über noch dichtere Zustände der Materie sind reine Spekulation, denn niemand kann beweisen, dass sie tatsächlich möglich sind. Damit hat die Vorstellung, das es eine Expansion aus einem Materiezustand jenseits der Schwarzen Löcher gibt, keine Basis. Um den Zustand der Materie in einem Schwarzen Loch zu beschreiben, werden einige Theoretiker vielleicht neue, seltsame Elementarteilchen mit vielen neuen, seltsamen Eigenschaften sowie völlig neue Energieformen erfinden. Für den Nachweis dieser Teilchen werden kostspielige Experimente notwendig sein, für welche man Auswertungsmodelle anwendet, mit deren Hilfe man das gewünschte Ergebnis immer erhalten wird. Freuen wir uns auf die Hyper-Y-Psi-Teilchen, die mit semivirtuellen Stringionen in einem extrapolymoden, superquatronischen Feld wechselwirken.

Ein neues Weltmodell

Wenn es auch nur eine Spekulation ist, kann man versuchen, mit den bekannten Elementarteilchen Vorstellungen über den Zustand der Materie in einem Schwarzen Loch zu gewinnen. Die hohe Materiedichte in einem Schwarzen Loch sollte nur die Existenz der einfachsten Elementarteilchen: Elektron, Positron und Photon erlauben. Zwischen diesen Teilchen wird es über die Paarbildung und Zerstrahlung einen Gleichgewichtszustand geben. Im Verlauf der Expansion des Schwarzen Loches bilden sich aus diesen Elementarteilchen zusammengesetzte Teilchen, Atomkerne usw Die Urknalltheorie nimmt an, das das gesamte, als endlich gedachte Universum aus einem Punkt - aus dem Nichts- entstanden wäre. Dabei wird der fundamentale Satz von der Erhaltung von Masse und Energie verletzt. Die Urknalltheoretiker haben für dieses Problem ein Schönheitspflaster; sie nennen diesen Punkt "Singularität" und hoffen, damit alle Probleme aus der Welt geschafft zu haben. Weil die Singularität keinen Drehimpuls haben kann, muss die Expansion ein kugelförmiges Universum ergeben, in dem alle Teilchen sich radial vom Zentrum weg bewegen. Aber unser Universum ist flach. Das zeigt, dass seine Expansion  aus einer Massenansammlung erfolgte, die einen hohen Drehimpuls hatte. Bei einer kugelförmigen Expansion ist die Bildung von Massenansammlungen nicht möglich, weil die Wahrscheinlichkeit der Wechselwirkung zwischen benachbarten Teilchen sich im Verlauf der Expansion vermindert Die Bildung von Massenansammlungen in der Urknallhypothese ist nur dann möglich, wenn man schwer zu begründende Tricks anwendet. Der zweite Denkfehler ist die Annahme eines endlichen Universums. Für die älteste Strahlung, die man gemessen hat, wurde ein Alter von 13 bis 14 Mrd. Jahre bestimmt. Mit dieser Größe wurde der Durchmesser des Universums in Lichtjahren definiert. Im antiken Griechenland wurde das Ende der Welt hinter der Straße von Gibraltar vermutet, weil noch niemand weiter gefahren war. Wa  - Versuche zur quantitativen Beschreibung der Expansion sind bisher nur gelungen, wenn man das Vorhandensein von dunkler Materie und dunkler Energie annimmt. Man muss an dieser Stelle nochmals betonen, dass es keine experimentell abgesicherte Zustandsgleichung für die betreffenden Materiezustände gibt.  

Dunkle Materie und dunkle Energie sind keine physikalisch definierten Größen. Sie sind reine Korrekturglieder in den kosmologischen Modellen, die den Urknall für den Beginn des Universums annehmen. Wenn wir für den Beginn der Expansion unseres Universums ein sehr massereiches Schwarzes Loch annehmen, vermeiden wir alle Schwierigkeiten der Urknalltheorie. Schwarze Löcher müssen mit zunehmender Masse instabil werden. Der mit der Massenzunahme steigende Drehimpuls verformt das Schwarze Loch zu einer Scheibe. Die flache Gestalt der Galaxien, in deren Zentrum Schwarze Löcher vermutet werden, stützt diese Annahme und zeigt, dass der Massenzustrom überwiegend am Rand des Schwarzen Loches erfolgt und so zur Entstehung einer Scheibe beiträgt. Der Rand dieser Scheibe wird immer massereicher und kann durch seine Gravitation Masse aus dem Zentrum der Scheibe absaugen.Aus der Scheibe entsteht Ring. Mit der Verlagerung der Masse in den Ring vermindert sich die Gravitation im Zentrum des Ringes  und ermöglicht bei Unterschreitung eines kritischen Wertes den Austritt von Materie. Auch im Ring wird mit seiner fortschreitenden Vergrößerung die Gravitation immer geringer. Das Schwarze Loch expandiert mehr oder weniger schnell und bildet ein flaches Universum. Bei der Expansion wird Materie für die Bildung neuer Sterne und Sternensysteme freigesetzt. Wenn ein Schwarzes Loch Ausgangszustand der Expansion sein soll, muss es eine Vorgeschichte haben. Die Expansion kann keine " Urexpansion " gewesen sein. Die Existenz des Universums muss ewig sein.

Schwarze Löcher                                                                           

Man sollte zwei Grundtypen von Schwarzen Löchern annehmen :                                                                                

1. Schwarze Löcher,die sich überwiegend aus Gas und Strahlung bilden und dadurch sehr heiss sind. Die Gasmoleküle bringen ihre hohe kinetische Energie mit, die in den Teilchen im Schwarzen Löchern erhalten bleiben muss.Diese Teilchen sollten auch im Schwarzen Loch eine ausgeprägte Eigenbewegung haben,die dem System Plastizität verleiht und es verformbar macht.                                                                                                                  2. Schwarze Löcher ,die sich aus überwiegend aus fester Masse bilden und dadurch relativ kalt sind. Die Teilchen bringen nur eine geringe Eigenenergie mit und sind dadurch weniger beweglich. Solche Schwarzen Löcher sind erst bei sehr großen Werten für Masse und Drehimpuls verformbar. Sie erreichen ein hohes Alter und werden sehr selten sein. Aus Ihnen entstehen Teiluniversen, während kleinere, heisse Schwarze Löcher kleinere kosmische Systeme wie Galaxien bilden.
Auch ein Schwarzes Loch leistet bei seiner Expansion Arbeit im Gravitationsfeld, wobei die Expansionsgeschwindigkeit ständig abnehmen muss. Man hat aber für unser Universum eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit gemessen. Die Ursache einer beschleunigten Bewegung ist immer eine Kraft. Diese Kraft könnte die Gravitation großer Massenansammlungen außerhalb des uns bekannten Universums sein. Die Existenz dieser Massenansammlungen äußert sich nur in ihrer Gravitation. Sie sind -wie alle Schwarzen Löcher - mit einem Ereignishorizont umgeben. Die Gesamtheit aller Massenansammlungen überlagern sich und erzeugen einen Erkenntnishorizont, der uns jeden Blick in den Bereich außerhalb des uns bekannten Universums verwehrt. Dieser Erkenntnishorizont könnte mit dem bisher als Rand des Universums bezeichneten Wert von13Mrd. Lichtjahren identisch sein. Wenn wir noch die kosmischen Gebilde berücksichtigen,die eine andere Bewegungsrichtung haben als die allgemeinen Expansion, kommen wir zu dem Ergebnis,dass es in unserem Universum mehrere Expansionen gibt.

Was wird aus uns?                                                                                                                                                           Der uns bekannte Teil des Universum ist von großen Massenansammlungen umgeben, deren Gravitation unser Universum zerreissen wird. Irgendwann wird auch unsere Erde in einem Schwarzen Loch enden. Dann werden alle Werke menschlicher Kultur und alle Informationen über uns endgültig gelöscht sein. Alles was menschlicher Erfindergeist erdacht und geschaffen hat verschwindet für immer spurlos hinter dem Ereignishorizont eines Schwarzen Loches. 

Aber vielleicht gibt es doch noch etwas in der ewigen Unendlichkeit des Universums, etwas Geheimnisvolles,etwas Unfassbares, auf das wir hoffen dürfen.