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Urknall im neuen Modell des Universums aufgegeben
Als eines der wenigen astrophysikalischen Ereignisse, die den meisten Menschen bekannt sind, nimmt der Urknall einen besonderen Platz in unserer Kultur ein. Und obwohl wissenschaftlicher Konsens darüber besteht, dass dies die beste Erklärung für den Ursprung des Universums ist, ist die Debatte noch lange nicht abgeschlossen. Es ist jedoch schwer, alternative Modelle des Universums ohne einen wirklich überzeugenden Anfang zu finden.
Das könnte sich nun mit der faszinierenden Arbeit von Wun-Yi Shu an der National Tsing Hua University in Taiwan ändern. Shu hat eine innovative neue Beschreibung des Universums entwickelt, in der die Rollen von Zeit, Raum und Masse in einer neuen Art von Relativität miteinander verbunden sind.
Shus Idee ist, dass Zeit und Raum keine unabhängigen Einheiten sind, sondern sich gegenseitig umwandeln können. In seiner Formulierung der Geometrie der Raumzeit ist die Lichtgeschwindigkeit einfach der Umrechnungsfaktor zwischen den beiden. In ähnlicher Weise sind Masse und Länge in einer Beziehung austauschbar, in der der Umrechnungsfaktor sowohl von der Gravitationskonstante G als auch von der Lichtgeschwindigkeit abhängt, die beide nicht konstant sein müssen.
Wenn sich das Universum ausdehnt, werden Masse und Zeit in Länge und Raum umgewandelt und umgekehrt, wenn es sich zusammenzieht.
Dieses Universum hat weder Anfang noch Ende, sondern nur abwechselnde Expansions- und Kontraktionsperioden. Tatsächlich zeigt Shu, dass in diesem Kosmos keine Singularitäten existieren können.
Es ist leicht, diese Idee als ein weiteres amüsantes und unrealistisches Modell abzutun, das sich diese verrückten Kosmologen ausgedacht haben.
Das ist, bis Sie sich die Vorhersagen ansehen, die es macht. Während einer Expansionsphase würde ein Beobachter in diesem Universum eine seltsame Änderung der Rotverschiebung von hellen Objekten wie Typ-I-Supernovas feststellen, wenn sie davon beschleunigt werden. Es stellt sich heraus, sagt Shu, dass seine Daten genau mit den Beobachtungen übereinstimmen, die Astronomen auf der Erde gemacht haben.
Diese Art der Beschleunigung ist ein gewöhnliches Merkmal von Shus Universum.
Das steht im krassen Gegensatz zu den verschiedenen Modellen des Universums, die auf dem Urknall basieren. Seit der Entdeckung der sich beschleunigenden Expansion des Universums haben Kosmologen einige ziemlich beunruhigende Verdrehungen mit den Gesetzen der Physik durchgeführt, damit ihre Modelle funktionieren.
Die am häufigsten diskutierte Idee ist, dass das Universum mit dunkler Energie gefüllt ist, die das Universum dazu zwingt, sich mit zunehmender Geschwindigkeit auszudehnen. Damit dieses Modell funktioniert, muss die Dunkle Energie 75 Prozent der Energiemasse des Universums ausmachen und mit einer fantastischen Geschwindigkeit zunehmen.
Diese Idee hat jedoch einen hohen Preis zu zahlen: den Energieerhaltungssatz. Die peinliche Wahrheit ist, dass die Kosmologen der Welt eines der grundlegenden Gesetze der Physik bequem unter den Teppich gekehrt haben, um diesen Kreis zu quadrieren.
Das malt Shus Ideen aus einer etwas anderen Perspektive. Es besteht keine Notwendigkeit, auf Energieerhaltung zu verzichten, damit seine Theorie funktioniert.
Das soll nicht heißen, dass Shus Theorie perfekt ist. Weit davon entfernt. Eines der größten Probleme, mit denen er konfrontiert ist, ist die Erklärung der Existenz und Struktur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, was viele Astrophysiker für den stärksten Beweis dafür halten, dass der Urknall wirklich stattgefunden hat. Der CMB, sagt man, ist das Echo des Urknalls.
Wie es in Shus Kosmologie entstehen könnte, ist noch nicht klar, aber ich kann mir vorstellen, dass er daran arbeitet.
Selbst wenn er einen Weg findet, muss er einiges überdenken, bevor seine Ideen an Fahrt gewinnen. Sein Ansatz mag die Typ-I-Supernova-Beobachtungen erklären, ohne die Energieerhaltung aufzugeben, aber er fordert uns auf, den Begriff des Urknalls, der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, aufzugeben und eine Vielzahl neuer potenzieller Phänomene im Zusammenhang mit der austauschbare Beziehungen zwischen Masse, Raum und Zeit.
Zu Recht oder zu Unrecht, das ist ein Kompromiss, den viele schwer finden werden. Hoffen wir, dass Shu bei seinen Waffen bleibt, wenn auch nur um der guten altmodischen Debatte willen
Ref: arxiv.org/abs/1007.1750 : Kosmologische Modelle ohne Urknall