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Mysterium Urknall

Die kosmische Dynamik im Visier

Der Weltraum ist nicht statisch, sondern dehn sich aus. © Feellife/iStock

Vor 100 Jahren wurde astronomische Geschichte geschrieben: In der Oktober-Ausgabe berichtet bild der wissenschaft, wie Alexander Friedmann damals erstmals die Dynamik des Weltraums entdeckt hat und was die Erkenntnisse bis heute bedeuten. Noch immer gehören seine Gleichungen, die Einstein zunächst anzweifelte, zum Fundament des Standardmodells der Kosmologie. Der Urknall, auf den Friedmann erstmals in grundlegender Weise gestoßen war, ist nach wie vor ein kniffliges Forschungsthema in der Astrophysik, geht aus dem Titelthema hervor.

Wir wollen wissen und verstehen – die Neugier des Menschen macht dabei auch vor den Grenzbereichen der Vorstellungskraft nicht halt: In sie stoßen Wissenschaftler vor, die sich mit den Geheimnissen der Astrophysik und des Kosmos beschäftigen. Was zuvor Mythen und Religionen vorbehalten war, versuchen sie mit Mitteln der Logik und durch Berechnung zu ergründen. Im Rahmen des Titelthemas “Vom Urknall in die Ewigkeit“ rückt bild der wissenschaft dabei nun einen Pionier der modernen Sichtweise des Universums ins Rampenlicht: den russischen Physiker Alexander Friedmann (1888 bis1925). Die genaueren Vorstellungen von einem dynamischen Universum setzten sich zwar erst allmählich und durch das Zusammenwirken verschiedener Köpfe durch, doch Friedmann spielte dabei eine zündende Rolle.

Ein Pionier im Fokus

Im ersten Artikel des dreiteiligen Titelthemas berichtet der bdw Astronomie-Experte Rüdiger Vaas über die Geschichte hinter den bahnbrechenden wissenschaftlichen Entwicklungen in der turbulenten Ära des frühen 20. Jahrhunderts. Eine Grundlage der Arbeit Friedmanns bildete ab 1917 die von Einstein veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie. Anhand von Gleichungen gelangte er schließlich zu der Ansicht, dass diese Theorie sowohl endlich als auch unendlich große Universen beschreiben kann, die nicht statisch sind. Stattdessen zeichnete sich Entwicklung ab: Das Universum erschien dynamisch. Außerdem schloss Friedmann im Gegensatz zu den damaligen Vorstellungen der Physik, dass der Weltraum einen Anfang besitzen kann und lotete die verschiedenen Möglichkeiten der raumzeitlichen Struktur und Entwicklung des Alls aus.

Im Artikel „Einsteins größter Irrtum“ berichtet Vaas anschließend darüber, wie Friedmann mit der Veröffentlichung seiner Ansätze 1922 zunächst auf großen Widerstand stieß. Auch Einstein zweifelte anfangs die Gültigkeit der Gleichungen Friedmanns an und verkannte die Tragweite seiner eigenen Allgemeinen Relativitätstheorie. Vaas berichtet, wie sich dies schließlich änderte und wie die beiden Friedmann-Gleichungen und die Vorstellungen von der Dynamik schließlich zu einer Grundlage der heutigen Wissenschaft vom Weltall avancierten: Auch das gegenwärtige kosmologische Standardmodell wird durch diese Gleichungen charakterisiert.

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Bis heute aktuell

Im dritten Teilartikel verdeutlicht Vaas, dass die von Friedmann aus der Allgemeinen Relativitätstheorie abgeleiteten Gleichungen nach wie vor aktuell sind: Was sie bedeuten könnten, ist bis heute ein kniffliges Thema der Kosmologie. Astronomen stehen vor der Frage, welches der unendlich vielen mathematischen Modelle unser Universum halbwegs realistisch beschreiben könnte. Ein Ansatz ist dabei die Vorstellung eines „Urpralls“ statt Urknalls, berichtet Vaas: Vielleicht bildete sich das Weltall demnach nicht aus einem unerklärlichen Nullpunkt der Raumzeit, sondern existiert ewig. Der Urknall wäre dann ein Minimum gewesen, in dem ein kontrahierendes Universum zurückschwang, um sich sofort wieder auszudehnen. Mit anderen Worten: Vielleicht stürzte der Weltraum aus einer anfangslosen Vergangenheit in sich zusammen, sodass alles zermalmt wurde und von Neuem begann. Die Relativitätstheorie erlaubt solche kosmologischen Modelle ohne Urknall-Singularität, berichtet Vaas im Artikel „Der Urschwung“.

Das Titelthema “Vom Urknall in die Ewigkeit“ finden Sie in der Oktober-Ausgabe von bild der wissenschaft, die ab dem 20. September im Handel erhältlich ist.

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