Was gab es vor dem Urknall?

By admin On Jul 7, 2023

Wir haben zuvor festgestellt, dass in den Cihan-Modellen, die im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie entwickelt wurden, physikalische Größen wie Dichte, Temperatur und Druck unendliche Werte erreichen und eine mathematische Singularität bilden, wenn sich die Zeit ihrem Moment nähert. Dies hat keine physikalische Bedeutung und ist darauf zurückzuführen, dass das im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie für den Makrokosmos entwickelte Modell in den Quantildimensionen der Planck-Zeit nicht mehr anwendbar ist. Der Ausweg aus diesem Dilemma ist die Schaffung einer neuen Theorie der „Quantengravitation“, die die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik in Einklang bringt.

Um die mathematische Singularität zu vermeiden, beginnen Kosmologen ihre Modelle der Urknalltheorie nach der zweiten Periode, die als „Planck-Zeitalter“ definiert wird, da eine kleinere Zeitspanne im Vergleich zur Quantentheorie keine physikalische Bedeutung hat.

Dennoch: „Was war vorher da?“ Kosmologen geben denjenigen, die fragen, zwei Arten von Antworten: Einige stellen diesen Moment als den absoluten Anfang des Kosmos und der Zeit dar und schließen das Thema mit dem Argument ab, dass die Frage, was vorher war, bedeutungslos sei. Wer sich mit dieser einfachen Antwort nicht zufrieden gibt und die vorherigen erforschen möchte – und es werden täglich mehr –, stellt verschiedene Hypothesen auf.

Bereits in den 1920er Jahren zeigte Alexandre Friedmann, dass die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mathematisch periodische Analysen hatten, und in den 1930er Jahren arbeitete Georges Lemaître an derselben Frage. Wie bereits erwähnt, ist die Ausbildung dieser beiden jungen Wissenschaftler jedoch von Mathematik geprägt. Da die Quantenphysik damals noch in den Kinderschuhen steckte, verfügte man tatsächlich nicht über eine so fortgeschrittene physikalische Theorie, die man untersuchen konnte.

Es gab jedoch Kosmologen, die einige Vermutungen über die Zeit vor dem Urknall anstellten. Beispielsweise stellt George Gamow in seinem in den 1950er Jahren veröffentlichten Buch „Creation of the Universe“ fest: „Der große Druck und die große Dichte, die zu Beginn des Universums auftraten, waren das Ergebnis eines früheren Zusammenbruchs.“ Er erklärte, dass die heutige Expansion das Ergebnis des erneuten Eintritts des Cihan in den Expansionsprozess mit einem elastischen „Rebound“ sei, nachdem die Intensität in dieser Depression ihren Höchstpreis erreicht habe.

Der berühmte Physiker Steven Weinberg sagte in seinem 1977 erschienenen Buch „The First Three Minutes“: „Eine Möglichkeit besteht darin, dass es nie eine unendlich dichte Periode gegeben hat.“ Die Expansion des Universums könnte begonnen haben, nachdem die Dichte in einer früheren Depressionsperiode einen sehr großen, aber endlichen Wert erreicht hatte.

Heute sind diesbezüglich jedoch sehr vielversprechende Entwicklungen zu beobachten.

Unter den Kandidaten für die „Quantitative Theorie der Gravitation“ ist die Theorie der „Schleifenquantengravitation“ recht ehrgeizig. Nach dieser Theorie gilt die diskontinuierliche Struktur der aus Elementarteilchen bestehenden Materie auch für die „Raumzeit“, allerdings sind die Abmessungen der „Raumzeitatome“ so klein, dass sie uns stets als „Kontinuum“ erscheinen.

Da Raum-Zeit-„Atome“ eine endliche Fähigkeit haben, Elemente und Energie aufzunehmen und zu absorbieren, wird die Bildung von „Singularität“ verhindert. Das begrenzte Aussehen und die begrenzte Energiespeicherkapazität der diskontinuierlichen Struktur verändern die Natur der Schwerkraft von „anziehend“ zu „abstoßend“, wenn sehr hohe Dichten erreicht werden.

Vor dem Urknall erzeugte Cihan unter dem Einfluss anziehender Gravitationskräfte, nachdem er seine maximale Dichte durch einen „Big Crunch“ als Ergebnis der Umwandlung der Gravitationskräfte von „Anziehungskraft“ in „Abstoßungskraft“ erreicht hatte, eine „Big Bounce“, schließlich „Big Bounce“. Es geht in die „Big Bang“-Phase. In vielen Urknallmodellen ist der sehr schnelle Expansionszyklus, „Inflation“ genannt, eine Art Ad-hoc-Charakter. Nach Ansicht der „Loop Quantum Gravity“-Theoretiker ist dieses Phänomen ein natürliches Ergebnis der atomaren Struktur der Raumzeit, und wenn die Welt zusammenbricht, kommt es mit der Art des Übergangs von Anziehung zu Abstoßung ins Spiel (26).

Obwohl sie vielversprechend ist, gibt es für diese Theorie derzeit nicht genügend empirische Beweise und Beobachtungsbelege.

Die Verteidiger der Theorie erinnern jedoch daran, dass Demokrits „Atome“ erst 2000 Jahre später nachgewiesen wurden, und sagen: „Unsere werden nicht so lange halten.“

Ein weiterer Kandidat für die „quantitative Gravitation“ ist die „Superstrings“-Theorie. Tatsächlich handelt es sich bei dieser Theorie nicht nur um die Theorie der „quantischen Schwerkraft“, sondern um einen Ansatz, der darin besteht, alle Kräfte zu vereinen. Es ist für eine elfdimensionale Raumzeit ausgelegt. Von diesen Dimensionen sind 10 der Raum und 1 die Zeit. Sieben dieser Dimensionen wurden mit der Abkühlung des Kosmos zu klein, um beobachtet zu werden, und in dem Raum, in dem wir uns heute befinden, sind nur noch drei Raumdimensionen übrig, die wir beobachten können.

Nach dieser Theorie sind Elementarteilchen keine punktförmigen Gebilde, sondern liegen in Form von Fäden vor, die kleiner als ein Zentimeter sind. Ein Vorteil des String-Konzepts besteht darin, dass die Wechselwirkungskräfte zwischen zwei Punktmassen divergieren, wenn sie sich sehr nahe kommen. Superstrings hingegen leiden nicht unter einer solchen Singularität. Dem Superstring-Szenario zufolge wurde in der Revolution des Universums mit sehr hoher Leistung vor der zweiten die Gravitationskraft auch mit drei anderen Kräften kombiniert, und es gab nur eine überlegene Kraft.

Diese höchst spekulative Theorie ist heute unbewiesen, und nach Ansicht einiger Kritiker betreiben Physiker aufgrund ihrer mathematischen Süße Forschung auf dieser Seite.

Bisher gibt es keine Theorie der „quantitativen Schwerkraft“, die von der überwiegenden Mehrheit, wenn nicht von allen, gebilligt wurde.

Quelle: Metin Hotinli, Big Bang Theory, Science and Future Library, November 2010, S. 104-107

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