10 Alternativen zur konventionellen Urknalltheorie

Terry Pratchett beschrieb die konventionelle Sicht der Schöpfung des Universums wie folgt: „Am Anfang war nichts, was explodierte.“ Die gegenwärtige Mainstream-Sicht der Kosmologie ist ein expandierendes Universum, das aus dem Urknall entstand und gut unterstützt wird durch Beweise in Form einer kosmischen Hintergrundstrahlung und der Verschiebung des entfernten Lichts zum roten Ende des Spektrums, was darauf hindeutet, dass sich das Universum stetig ausdehnt.

Allerdings ist nicht jeder überzeugt. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene alternative und unterschiedliche Ansichten der Kosmologie präsentiert. Einige sind interessante Spekulationen, die leider mit unseren derzeitigen Nachweisen oder Technologien nicht nachweisbar sind. Andere sind fehlgeleitete Phantasiewege, die sich gegen die unerträgliche Art und Weise erheben, in der das Universum den menschlichen Gedanken des gesunden Menschenverstandes zu widerstehen scheint.

10 stationärer Zustand

Nach einem kürzlich wiedererlangten Manuskript von Albert Einstein glaubte der britische Astrophysiker Fred Hoyle an seiner Theorie, der Weltraum könne sich unbegrenzt weiter ausdehnen und eine konstante Dichte aufrechterhalten, wenn durch spontane Erzeugung ständig neue Materie eingeführt würde. Jahrzehntelang hielten viele Hoyle für eine Kurbel, aber das Dokument legt nahe, dass Einstein die Ideen zumindest ernsthaft in Betracht zog.

Die Steady-State-Theorie wurde 1948 von Hermann Bondi, Thomas Gold und Fred Hoyle vorgeschlagen. Es wurde aus dem perfekten kosmologischen Prinzip abgeleitet, das besagt, dass das Universum an jedem Ort innerhalb des Universums zu jeder Zeit (im makroskopischen Sinn) im Wesentlichen gleich aussieht. Dies war philosophisch ansprechend, da es nahelegte, dass das Universum weder Anfang noch Ende hat. Die Theorie wurde in den 1950er und 1960er Jahren von vielen allgemein angenommen. Angesichts der Beweise, dass sich das Universum ausdehnte, vermuteten die Befürworter, dass spontan neue Materie mit einer konstanten, aber winzigen Rate - einigen Atomen pro Kubikmeile pro Jahr - geschaffen wurde.

Die Beobachtung von Quasaren in fernen (und damit aus unserer Sicht älteren) Galaxien, die es in unserer Sternregion nicht gab, dämpften die Begeisterung für die Theorie und wurden schließlich entlarvt, als Wissenschaftler von der kosmischen Hintergrundstrahlung erfuhren. Während Hoyle seine bevorzugte Theorie propagierte, führte er eine Reihe von Studien durch, die zeigten, wie Atome, die schwerer als Helium waren, im Universum erschienen waren. (Sie wurden durch die hohen Temperaturen und den Druck der ersten Sterne, die ihren Lebenszyklus durchlaufen haben, geschaffen.) Er hat ironischerweise auch den Begriff „Urknall“ geprägt.

9 Müdes Licht

Edwin Hubble beobachtete, dass Wellenlängen von entfernten Galaxien im Vergleich zum Licht, das von nahe gelegenen Sternkörpern emittiert wurde, zum roten Ende des Spektrums verschoben wurden, was darauf schließen lässt, dass die Photonen irgendwie an Energie verloren haben. Diese "Rotverschiebung" wird im Allgemeinen im Zusammenhang mit einer Post-Big-Bang-Erweiterung als Funktion des Doppler-Effekts erklärt. Befürworter von stationären Modellen des Universums schlugen stattdessen vor, dass die Photonen des Lichts allmählich an Energie verloren, während sie sich durch das Weltall bewegten und sich zu dem längerwelligen, weniger energetischen roten Ende des Spektrums bewegten. Diese Theorie wurde erstmals 1929 von Fritz Zwicky vorgeschlagen.

Es gibt eine Vielzahl von Problemen mit müdem Licht. Erstens gibt es keine Möglichkeit, die Energie eines Photons zu verändern, ohne auch seinen Impuls zu verändern, was zu einem verschwommenen Effekt führen würde, den wir nicht beobachten. Zweitens erklärt es nicht die beobachteten Muster der Lichtemission von Supernovae, die eher den Modellen für ein expandierendes Universum mit besonderer Relativitätstheorie entsprechen, was eine Zeitdilatation verursacht. Schließlich basieren die meisten Modelle für die Theorie des müden Lichts auf einem nicht expandierenden Universum. Dies würde jedoch zu einem Hintergrundstrahlungsspektrum führen, das nicht zu unseren Beobachtungen passt. Wenn die Hypothese des müden Lichts richtig wäre, müsste die gesamte beobachtete kosmische Hintergrundstrahlung aus Quellen stammen, die näher bei uns liegen als die Andromeda Galaxy M31 (unsere nächste Nachbargalaxie), und alles, was darüber hinausgeht, wäre für unsichtbar uns.

8 Ewige Inflation

Die meisten modernen Modelle des frühen Universums setzen auf eine kurze Zeit exponentiellen Wachstums (bekannt als Inflation), das durch Vakuumenergie verursacht wird, in der benachbarte Teilchen schnell durch weite Regionen des Weltraums getrennt wurden. Nach diesem Aufblasen zerfiel die Vakuumenergie in eine heiße Plasmasuppe, die schließlich Atome, Moleküle usw. bildete. In der Theorie der ewigen Inflation endete dieser Inflationsprozess nie. Stattdessen hätten die Luftblasen aufgehört zu blasen und in einen Zustand niedriger Energie getreten, der sich dann in das aufblasbare Innere ausdehnte. Diese Blasen wären wie Dampfblasen in einem kochenden Topf mit Wasser gewesen, außer in dieser Analogie wird der Topf immer größer.

In dieser Theorie ist unser Universum eine Blase unter vielen in einem durch kontinuierliche Inflation gekennzeichneten Multiversum. Ein Aspekt dieser Theorie, der überprüfbar ist, ist die Vorstellung, dass zwei Universen, die nahe genug sind, um sich zu treffen, Störungen in der Raumzeit jedes Universums verursachen würden. Die beste Unterstützung für diese Theorie wäre der Beweis einer solchen Störung, die bei der kosmischen Hintergrundstrahlung gefunden wird.

Das erste Inflationsmodell wurde vom sowjetischen Wissenschaftler Alexei Starobinksy vorgeschlagen, im Westen jedoch vom Physiker Alan Guth berühmt gemacht, der die Theorie aufstellte, dass das frühe Universum möglicherweise unterkühlt war, um ein exponentielles Wachstum vor dem Urknall zu ermöglichen. Andrei Linde hat diese Theorien aufgegriffen und in seine Theorie der "ewigen chaotischen Expansion" verwandelt, die darauf hindeutet, dass die Expansion von einem beliebigen Punkt im Skalarraum aus erforderlich ist und nicht nur einen großen Knall erfordert, sondern ständig im gesamten Multiversum.

Laut Linde: "Anstelle eines Universums mit einem einzigen physikalischen Gesetz sagt die ewige chaotische Inflation ein sich selbst reproduzierendes, ewig existierendes Multiversum voraus, in dem alle Möglichkeiten realisiert werden können."

7 4-D Mirage mit Schwarzem Loch

Das Standardmodell für den Urknall besagt, dass das Universum aus einer unendlich dichten Singularität heraus explodiert ist. Dies macht es jedoch schwer zu erklären, warum es eine fast einheitliche Temperatur hat, angesichts der kurzen Zeit (kosmisch gesprochen), die seit diesem gewalttätigen Ereignis vergangen ist. Einige glauben, dass dies durch eine unbekannte Energieform erklärt werden kann, die das Universum schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausdehnen ließ. Ein Team von Physikern des Perimeter Institute for Theoretical Physics schlug vor, dass das Universum tatsächlich eine 3-D-Mirage sein könnte, die am Ereignishorizont eines vierdimensionalen Sterns erzeugt wird, der in ein schwarzes Loch kollabiert.

Niayesh Afshordi und seine Kollegen betrachteten den Vorschlag eines Teams der Ludwig-Maximilians-Universität in München im Jahr 2000, in dem es heißt, dass unser Universum nur eine Membran innerhalb eines „Bulk-Universums“ mit vier Dimensionen ist. Sie erkannten, dass sich dieses Massenuniversum, wenn es auch 4-D-Sterne enthielt, ähnlich verhalten würde wie ihre 3-D-Pendants in unserem Universum, die in Supernovae explodierten und in Schwarze Löcher kollabierten.

Dreidimensionale Schwarze Löcher sind von einer sphärischen Oberfläche umgeben, die als Ereignishorizont bezeichnet wird. Während die Oberfläche der Ereignishorizontoberfläche eines 3D-Schwarzen Lochs zweidimensional ist, würde die Form des Ereignishorizonts eines 4-D-Schwarzen Lochs dreidimensional sein - eine Hypersphäre. Als Afshordis Team den Tod eines 4-D-Sterns modellierte, stellten sie fest, dass das ausgestoßene Material eine 3-D-Membran (Membran) um den Ereignishorizont bildete und sich langsam ausdehnte. Sie schlugen dann vor, dass unser Universum tatsächlich nur ein Trugbild sein könnte, das aus den Trümmern der äußeren Schichten eines vierdimensionalen, kollabierenden Sterns gebildet wurde.

Da das 4-D-Bulk-Universum möglicherweise viel älter oder sogar unendlich alt ist, erklärt dies die einheitliche Temperatur, die wir in unserem Universum beobachten, obwohl einige aktuelle Daten darauf hinweisen, dass es Abweichungen gibt, die besser zum herkömmlichen Modell passen.

6 Spiegeluniversum

Ein kniffliges Problem für die Physik ist, dass fast alle akzeptierten Modelle, einschließlich Gravitation, Elektrodynamik und Relativitätstheorie, das Universum gleich gut beschreiben, unabhängig davon, ob die Zeit vor- oder zurückgeht. In der realen Welt wissen wir, dass die Zeit nur in eine Richtung verläuft, und die übliche Erklärung dafür ist, dass unsere Wahrnehmung der Zeit nur ein Produkt der Entropie ist, in dem sich Ordnung in Unordnung auflöst. Das Problem bei dieser Theorie ist, dass sie darauf hindeutet, dass unser Universum in einem hohen Ordnungszustand und einem niedrigen Entropiezustand begann. Viele Wissenschaftler sind mit der Vorstellung eines frühen Universums mit niedriger Entropie, das die Richtung der Zeit festlegt, unzufrieden.

Julian Barbour von der University of Oxford, Tim Koslowski von der University of New Brunswick und Flavio Mercati vom Perimeter Institute for Theoretical Physics haben eine Theorie entwickelt, wonach die Schwerkraft die Richtung der Zeit vorwärtsfließen lässt. Sie untersuchten eine Computersimulation von 1.000 punktförmigen Partikeln, die miteinander interagieren, beeinflusst von der Newtonschen Schwerkraft. Sie fanden heraus, dass sich die Partikel unabhängig von ihrer Größe oder Menge letztendlich zu einem Zustand mit geringer Komplexität mit minimaler Größe und maximaler Dichte entwickeln würden. Dann würde sich das Partikelsystem in beide Richtungen ausdehnen, wodurch zwei symmetrische und gegenläufige Zeitpfeile und auf zwei Pfaden mehr geordnete und komplexe Strukturen entstehen.

Dies deutet darauf hin, dass der Urknall nicht nur ein Universum geschaffen hat, sondern zwei Universen, von denen jedes Zeit in die entgegengesetzte Richtung des anderen läuft. Laut Barbour:

Diese Zwei-Futures-Situation würde eine einzige chaotische Vergangenheit in beide Richtungen aufweisen, was bedeutet, dass es im Wesentlichen zwei Universen geben würde, eines auf beiden Seiten dieses Zentralstaates. Wenn sie kompliziert genug wären, könnten beide Seiten Beobachter unterstützen, die die Zeit in entgegengesetzte Richtungen sehen würden. Alle intelligenten Wesen dort würden ihren Zeitpfeil als eine Abkehr von diesem zentralen Zustand definieren. Sie würden denken, wir leben jetzt in ihrer tiefsten Vergangenheit.

5 Konforme zyklische Kosmologie

Sir Roger Penrose, ein Physiker der Universität Oxford, ist der Ansicht, dass der Urknall nicht der Anfang des Universums war, sondern lediglich ein Übergang, der Zyklen der Expansion und Kontraktion durchläuft. Penrose schlug vor, dass sich die Geometrie des Raums im Laufe der Zeit verändert und verwickelt wird. Dies wird durch ein mathematisches Objekt namens Weyl-Krümmungstensor beschrieben, das bei Null beginnt und mit der Zeit größer wird. Er glaubt, dass Schwarze Löcher die Entropie im Universum reduzieren, und wenn das Universum das Ende seiner Ausdehnung erreicht, verschlingen Schwarze Löcher die verbleibende Materie und Energie und schließlich einander. Wenn Materie zerfällt und die Schwarzen Löcher durch Hawking-Strahlung ihre Energie verlieren, wird der Raum gleichförmig und mit nutzloser Energie gefüllt.

Dies führt ein Konzept namens konforme Invarianz ein, eine Symmetrie von Geometrien mit unterschiedlichen Maßstäben, aber derselben Form. Da das Universum anscheinend keine Bedingungen mehr zu Beginn erkennen konnte, argumentiert Penrose, dass eine konforme Transformation dazu führen würde, dass sich die Geometrie des Raums glättet und die degradierten Teilchen in einen Zustand mit null Entropie zurückkehren. Das Universum würde dann in sich zusammenfallen und bereit sein, einen neuen Urknall auszulösen. Dies würde bedeuten, dass das Universum durch einen sich wiederholenden Expansions- und Kontraktionsprozess gekennzeichnet ist, den Penrose in Perioden unterteilt, die als "Äonen" bezeichnet werden.

Penrose und sein Partner, Vahe Gurzadyan vom Yerevan Physics Institute in Armenien, sammelten NASA-Satellitendaten zur kosmischen Hintergrundstrahlung und behaupteten, in den Daten 12 klare konzentrische Ringe gefunden zu haben, von denen sie glauben, dass sie Gravitationswellen sind, die durch supermassive Schwarze Löcher verursacht werden kollidiert am Ende des vorigen Zeitalters. Dies ist der Hauptbeweis für die Theorie der konformen zyklischen Kosmologie.

4 Cold Big Bang und Contracting Universe

Das Standardmodell des Urknalls besagt, dass die Materie, nachdem sie aus einer Singularität heraus explodierte, in ein heißes und dichtes Universum aufstieg und sich dann langsam für Milliarden von Jahren ausdehnte. Die Singularität wirft einige Probleme auf, wenn versucht wird, mit der Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik übereinzustimmen, so dass der Kosmologe Christoff Wetterich von der Universität Heidelberg stattdessen argumentiert, dass das Universum als ein kalter und weitgehend leerer Ort begonnen hat, der nur deshalb aktiver geworden ist zieht sich zusammen, anstatt wie im Standardmodell zu expandieren.

In diesem Modell kann die von Astronomen beobachtete Rotverschiebung durch eine Zunahme der Masse des Universums verursacht werden, wenn es sich zusammenzieht. Licht, das von Atomen emittiert wird, wird durch die Masse der Teilchen bestimmt, wobei mehr Energie als Licht erscheint, das sich in Richtung des blauen Spektrums bewegt, und weniger Energie, die sich in Richtung Licht im roten Spektrum bewegt.

Das Hauptproblem der Theorie von Wetterich ist, dass es unmöglich ist, durch Messungen zu beweisen, da wir nur das Verhältnis verschiedener Massen vergleichen können, nicht die Massen selbst. Ein Physiker beklagte sich darüber, dass es sich bei dem Modell um die Behauptung handelt, dass das Lineal, mit dem wir es messen, kleiner wird, als dass sich das Universum ausdehnt. Wetterich hat gesagt, dass er seine Theorie nicht als Ersatz für den Urknall betrachtet; er stellt lediglich fest, dass es mit allen bekannten Beobachtungen des Universums genauso konsistent ist und möglicherweise eine „natürlichere“ Erklärung ist.

3 Lebendes Universum

Jim Carter ist ein Amateurwissenschaftler, der eine persönliche Theorie über das Universum entwickelt hat, die auf ewigen Hierarchien von "Zirkelscheiben" basiert, bei denen es sich um hypothetische kreisförmige mechanische Objekte handelt. Er glaubt, dass die gesamte Geschichte des Universums als Generationen von Kreisen erklärt werden kann, die durch Reproduktions- und Spaltprozesse entstehen. Er kam zu dem Konzept, nachdem er in den 70er Jahren beim Abtauchen nach Abalone einen perfekten Ring aus Blasen aus seinem Atemgerät beobachtet hatte, und verfeinerte seine Theorien mit Experimenten, bei denen kontrollierte Rauchringe verwendet wurden, die aus Mülltonnen und Gummiplatten hergestellt wurden, von denen er annimmt, dass sie physische Manifestationen sind ein Prozess namens Circlon-Synchronizität.

Carter glaubt, dass die Synchronizität der Zirkel eine bessere Erklärung für die Entstehung des Universums darstellt als die Urknalltheorie. Seine Theorie des lebenden Universums besagt, dass es immer mindestens ein Wasserstoffatom gab. Zu Beginn schwebte ein einzelnes Atom Wasserstoff in einem dreidimensionalen Hohlraum. Das Teilchen hatte die gleiche Masse wie unser gesamtes gegenwärtiges Universum und bestand aus einem positiv geladenen Proton und einem negativ geladenen Antiproton. Das Universum war in einer vollkommenen Dualität, aber das negative Antiproton dehnte sich durch die Gravitation etwas schneller aus als das positive Proton, wodurch es relative Masse verlor. Sie wuchsen dann näher zusammen, bis das negative Teilchen das Positive absorbierte und das Antineutron bildete.

Das Antineutron war auch in der Masse unausgeglichen, geriet aber schließlich in ein Gleichgewicht zurück, das dazu führen würde, dass es sich in zwei neue Teilchen-Antiteilchen-Neutronen spaltete. Dieser Prozess führte dazu, dass sich eine exponentiell wachsende Anzahl von Neutronen bildete, von denen sich einige nicht spalteten, sondern sich in Photonen zerstörten, die zur Grundlage der kosmischen Strahlung wurden. Schließlich wurde das Universum zu einer Masse stabiler Neutronen, die eine Zeitlang existierten, bevor sie zerfielen und erstmals Elektronen mit Protonen koppeln konnten. Dabei bildeten sie die ersten Wasserstoffatome und füllten schließlich das Universum mit Elektronen und Protonen, die heftig miteinander wechselten, um die Elemente zu bilden . Nach einer Periode namens "Die Ära des großen, gefrorenen Feuers" haben wir die Bildung von Sternen, Planeten und Bewusstsein erhalten.

Die meisten Physiker halten Carters Ideen für irreführende Spekulationen, die der strengen empirischen Untersuchung nicht standhalten. Tatsächlich wurden Carters Experimente mit Rauchringen vor 13 Jahren als Beweis für die nun diskreditierte Äthertheorie herangezogen.

2 Plasma Universum

Während die Standardkosmologie die Schwerkraft als Hauptleitungskraft für die Plasmakosmologie oder die Theorie des elektrischen Universums vorsieht, legt sie stattdessen dem Elektromagnetismus eine viel größere Bedeutung bei. Einer der ersten Befürworter dieser Theorie war der russische Psychiater Immanuel Velikovsky, der 1946 einen Artikel mit dem Titel "Cosmos Without Gravitation" schrieb, der besagte, dass die Schwerkraft ein elektromagnetisches Phänomen ist, das durch Wechselwirkungen zwischen Atomladungen, freien Ladungen und Magnetfeldern entsteht Felder von Sonnen und Planeten. Diese Theorien wurden in den 70er Jahren von Ralph Juergens weiterentwickelt, der behauptete, Sterne würden eher durch elektrische als durch thermonukleare Prozesse angetrieben.

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Iterationen der Theorie, aber einige Elemente sind im Allgemeinen überall gleich. Theorien des Plasma-Universums behaupten, dass Sonne und Sterne durch Driftströmungen elektrisch angetrieben werden, dass einige Oberflächenmerkmale auf einem Planeten durch „Superblitze“ verursacht werden und dass Kometenschwänze, Marsstaubteufel und die Bildung von Galaxien elektrische Prozesse sind. Die Theorien behaupten, dass der Weltraum von riesigen Elektronen- und Ionenfilamenten durchzogen ist, die sich aufgrund elektromagnetischer Kräfte im Weltraum verdrehen und physikalische Materie wie Galaxien erzeugen.Plasmakosmologen gehen davon aus, dass das Universum sowohl in Bezug auf Größe als auch Alter unendlich ist, was seine Nützlichkeit für Kreationisten trotz seines Widerstands gegen die Urknall-Kosmologie eingeschränkt hat.

Eines der einflussreichsten Bücher zu diesem Thema ist Der Urknall passierte nie, von Eric J. Lerner im Jahr 1991 geschrieben. Er argumentiert, dass die Urknalltheorie die Dichte von Lichtelementen wie Deuterium, Lithium-7 und Helium-4 falsch vorhersagt, dass die Lücken zwischen den Galaxien zu groß sind, um sie mit einem Beitrag erklären zu können - großer Knall-Zeitrahmen, und dass die Oberflächenhelligkeit entfernter Galaxien als konstant beobachtet wurde, während in einem expandierenden Universum die Helligkeit aufgrund der Rotverschiebung mit der Entfernung abnehmen sollte. Er behauptet auch, dass die Urknalltheorie zu viele Hypothesen (Inflation, dunkle Materie und dunkle Energie) erfordert und das Gesetz der Energieerhaltung verletzt, da das Universum aus dem Nichts auftaucht.

Im Gegensatz dazu, sagt er, sagt die Plasma-Theorie die Fülle an Lichtelementen, die makroskopische Struktur des Universums und die Absorption von Radiowellen als Ursache kosmischer Hintergrundstrahlung richtig voraus. Viele Kosmologen argumentieren, dass Lerners Kritik an der Urknallkosmologie auf Vorstellungen beruhte, von denen bekannt war, dass sie beim Schreiben des Buches falsch waren, und seine Erklärungen von Beobachtungen, die die Urknallkosmologie stützen, bereiten mehr Probleme, als sie lösen können.

1 Bindu-Vipshot

Bisher haben wir religiöse oder mythologische Schöpfungsgeschichten für die Entstehung des Universums vermieden, aber wir können für die Schöpfungsgeschichten der Hindus eine Ausnahme machen, die mit wissenschaftlichen Theorien mit einer Leichtigkeit in Einklang gebracht werden kann, die den meisten anderen religiösen Kosmologien entgeht. Carl Sagan sagte einmal: „Es ist die einzige Religion, in der die Zeitskalen denen der modernen wissenschaftlichen Kosmologie entsprechen. Seine Zyklen laufen von Tag und Nacht bis zu einem Tag und einer Nacht von Brahma (8,64 Milliarden Jahre). Länger als das Alter der Erde oder der Sonne und ungefähr die Hälfte der Zeit seit dem Urknall. “

Das traditionelle Konzept, das der Urknalltheorie des Universums am nächsten kommt, findet sich im hinduistischen Konzept von bindu-vipshot, was in Sanskrit "Punktexplosion" bedeutet. Die vedischen Hymnen des alten Indien hielten das für bindu-vipshot erzeugte die Schallwellen der Silbe „om“, die für Brahman, die ultimative Realität oder Gottheit steht. Das Wort „Brahman“ stammt von der Sanskritwurzel brh, was "groß werden" bedeutet, was etwas mit dem Urknall zu tun hat, wie dies mit dem Schrifttitel Shabda Brahman der Fall ist, mit dem er möglicherweise in Verbindung steht Sphota, oder „Explosion“. Der ursprüngliche Klang „om“ wurde als die Vibration des Urknalls interpretiert, die von Astronomen in Form von kosmischer Hintergrundstrahlung erfasst wurde.

Die Upanishaden erklären den Urknall als den (Brahmanen), der viele werden möchte, was er durch den Urknall mit Willensäußerung erreicht hat. Die Schöpfung wird gelegentlich als dargestellt lilaoder "göttliches Spiel" mit der Andeutung, dass das Universum als Teil eines Spiels erstellt wurde, und der Urknall zu starten, war Teil davon. Kein Spiel macht Spaß, wenn der allwissende Spieler genau weiß, wie es läuft.