Zur dunklen Materie steht viel in einem anderen Artikel über die Struktur des Universums, letztens gab es auch moch einen über Schwarze Löcher.
Ps: Es ist ratsam dieses Posting offline zu lesen, da es sehr lang ist. (Ps steht in diesem Fall für Pre Scriptum statt Post Scriptum
)
Also hier kommt Teil 2:
Zufrieden mit dem Endlichen
Gewöhnlich nimmt man an, das Universum sei wie eine Ebene "einfach zusammenhängend". Das bedeutet, daß es nur einen direkten Weg von einer Lichqelle zu einem Beobachter gibt. Ei einfach zusammenhängendes euklidisches oder hyperbolisches wäre in der Tat unendlich. Aber das Universum könnte auch "mehrfach zusammenhängend" sein wie ein Torus, und dann gäbe es viele verschiedene solche Wege. Ein Beobachter sähe dann viele Bilder ein und derselben Galaxie und könnte sie leicht für unterschiedliche Sternensysteme in einem unendlichen Raum halten - gerade so, wie dem Besucher eines Spiegelkabinnetts die Illusion einer großen Menschenmenge vorgegaukelt wird.
Ein mehrfach Zusammenhängender Raum ist mehr als ein rein mathematisches Konstrukt. Er wird sogar von einigen derzeit favorisierten Theorien für die Vereinheitlichung der Fundamentalkräften der Natur <
die Zusammenfassung der vier Naturkräfte in eine einzige Formel wird auch die Weltformel genannt. Anmerkung von Karotte> bevorzugt und steht nicht im wiederspruch zu den Beobachtungen. Während der letzten Jahre widmete sich die Forschung verstärkt der Topologie des Kosmos. Neue Beobachtungen ermöglichen vielleicht schon bald eine eindeutige Antwort. Viele Kosmologen erwarten ein endliches Universum. dies mag zum Teil einfach an der Bequemlichkeit liegen: Der mensch kann sich eher ein endliches Universum vorstellen als ein unendliches. Es gibt indes auch zwei wissenschaftliche Gründe dafür. Der erste bruht auf einem von dem englischen Naturwissenschaftler Isaac Newton (1643-1727) ersonnenen Gedankenexperiment, das der irische Philosoph und Theologe Geroge Berkley (1685-1753) sowie der österreichische Physiker und Philosoph Ernst Mach (1838-1916) später verfeinert haben. Newton dachte über die ursache für die Trägheit er Masse nach und stellte sich zwei Eimer vor, jeweils zur hälfte mit Wasser gefüllt. Ein Eimer sei in Ruhe und der andere rotiere schnell um eine senkrecht Achse. Währtend die Wasseroberfläche im ersten Eimer eben ist, nimmt sie im zweiten eine konkave Form an. Warum?
Die unbefangene Antwort verweist auf die Zentrifugalkraft. Aber woher weiß der Eimer, daß er rotiert? <
Die Fähigkeit solche fragen zu stellen zeichnet einen guten Naturwissenschaftler aus. Anm. v. Kar.> Wodurch wird das interiale Bezugssystem definiert, relativ zu dem der zweite Eimer rotiert und der erste in Ruhe bleibt? Berkleys und Machs Antwort war, daß alle massen in Universum zusammen das Bezugssystem definieren. Der erste Eimer ist in Ruhe in bezg auf die fernen Galaxien, also bleibt die Wasseroberfläche eben. Der zweite Eimer rotiert relativ zu diesen Massenansammlungen, also ist die Wasseroberfläche darin konkav. gäbe es keine fernen Galaxien, so gäbe es keinen Grund, ein bestimmtes Bezugssystem einen anderen vorzuziehen. Kurz: es gäbe keine Trägheitskräfte. Man schloß daraus, daß die Trägkeit eines Körpers proportional zur Gesammtmasse im Universum sein müsse. Ein unendliches Universum würd unendliche Trägheitskräfte ergeben. Bewegung wäre nicht möglich.
In die gleiche Richtung weisen moderne Arbeiten aus der Quantenkosmologie, die zu beschreiben versucht, wie das Universum spontan aus dem nichts Hervorgegangen ist. manche dieser Theorien sagen vorher, daß ein Univewrsum um so wahrscheinlicher aus einer Quantenfluktuatuion entstehen kann, je kleiner sein Gesammtvolumen ist. Demnach hätte ein unendlicher Kosmos sich gar nicht bilden können; dei Wahrscheinlichkeit dafür wäre null gewesen. Vereinfacht gesprochen liegt das daran, daß keine Quantenfluktuation einen unendlichen Energiebetrag hervorbringen könnte, der für ein unendliches Universum erforderlich wäre.
Historisch blieb die Idee eines endlichen Universums nicht unumstritten. Aristoteles hielt den Kosmos deswegen für endlich, weil eine Grenze nötig sei, um in seinem Weltbild ein wichtiges absolutes Bezugssysten zu deffinieren. Aber seine Kritiker fragten sich, was dahinter sei, denn jede Grenze trennt zwei Seiten. Warum also nicht das Universum gleich als Gesammtheit des Davor und des Dahinter auffassen? Der deutsche Mathematiker Bernhard Riemann (1826-1866) schließlich schlug für den Kosmos eine Hypersphäre vor: die dreidimensionale Oberfläche einer vierdimensionalen Kugel. Wie die Oberfläche einer gewähnlichen Kugel ist die Hypersphäre endlich, aber doch grenzenlos; sie war das erste Beispiel für einen Raum mit solchen Eigenschaften.
Man könnte versucht sein zu fragen, was außerhalb des universums liegt. Damit würde man voraussetzen, daß die physikalische Realität letzendlich ein euklidischer Raum in irgendeiner Dimension ist. Übertragen auf das Bild der Hypersphäre bedeutet das, daß sie in einen vierdimensionalen euklidischen Raum eingebettet sein müßte, so daß man sie von außen betrachten könnte.
Bis gegen Ende des 19. Jahrhunderts hatten die Mathematiker eine ganze Reihe endlicher Räume ohne Grenzen entdeckt. Der deutsche Astronom Karl Schwarzschild (1873-1916) lenkte im Jahre 1900 die Aufmerfsamkeit seiner Kollegen darauf. In einem Nachtrag zu dem Artikel "Über das Zulässige Krümmungsmaaß des Raumes" in der "Vierteljahrschrift der astronomischen Gesellschaft" forderte er die Leser heraus:
"Man denke sich als das Resultat einer ungeheuer erweiterten astronomischen Erfahrung, daß die ganze Welt aus unzähligen Wiederholungen unseres Milchstraßensystems bestehe, daß der ganze unendliche Raum in lauter Würfel gespalten werden könne, deren jeder ein mit dem unsrigen absolut gleiches Milchstraßensystem enthielte. Würden wir dann thatsächlich bei der Annahme unendlich vieler identischer Wiederholungen desselben Weltganzen stehen bleiben? ... Wir werden uns viel lieber der Anshcauung zuwenden, daß diese Wiederholungen nur scheinbare sind, daß in Wirklichkeit der Raum so eigenthümliche zusammenhangsverhältnisse hat, daß wir, indem wir den betreffenden Würfel auf einer Seite verlassen, von selbst im Geradeausgehen durch die gegenüberliegende Seite wieder hereinkommen."
Ende zweiter Teil
mfg
Karot
derzumüdzumweiterschreibenistte
[Text geändert durch Karotte (am 28-09-99).]
Ich will den URL-Code in der Sig
