9 Kosmologie

Dies ist ein bewusster Gegenentwurf zur gegenwärtig in der Kosmologie vorherrschenden Urknall-Hypothese, die auf Modellvorstellungen aus den Zwanzigerjahren des letzten Jahrhunderts basiert, und die viele neuere Beobachtungen nicht physikalisch erklären kann.
Zuerst eine kurze Vorstellung der Annahmen und der logischen Argumentationskette, die zur Urknall-Hypothese geführt haben. Fundamental war und ist die Interpretation der von Hubble entdeckten Rotverschiebung als Fluchtgeschwindigkeit.
Wir gehen zurück zur genauen Definition der Begriffe und Gesetzmäßigkeiten, vor allem der Energieerhaltung und Wechselwirkung. Damit kommen wir zu der zentralen Erkenntnis: es muss weitere Ursachen der Rotverschiebung geben, die auf der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie beruhen. Dies ist eine logische Konsequenz bekannter physikalischer Gesetze.
Prof. Paul Marmet bietet tatsächlich eine physikalische Erklärung eines solchen Rotverschiebungsmechanismus an. Damit kommt man zwangsläufig zu neuen Erkenntnissen über das Universum, die auch mit den neuesten astronomischen Beobachtungen vereinbar sind.
Eine neue Bewertung der bekannten Beobachtungen zeigt, dass diese besser zu einem unendlichen, ewigen Universum passen als zur Urknall-Hypothese.
Daraus folgt: wir bewohnen ein unendliches, ewiges Universum, in dem die Hubblekonstante nicht das Alter des Universums, sondern den Radius des sichtbaren Universums angibt

9.1 Der Weg zur Urknall-Hypothese

Die Diskussion pro und kontra Urknall-Hypothese wird oft sehr emotional geführt. Dies will ich hier vermeiden, hier zählen nur nüchterne Fakten und Logik. Also sollten wir uns zunächst in Erinnerung rufen, wie die Urknall-Hypothese entstanden ist, und dann überprüfen, ob sie noch mit den heutigen Erkenntnissen und den Gesetzen der Logik vereinbar ist.

Worüber diskutieren wir? Unser menschliches Erkenntnisvermögen ist nicht in der Lage, das Universum oder auch nur physikalische Prozesse ad hoc zu erfassen. Wir entwickeln daher Modellvorstellungen und damit Theorien, die wir mit Hilfe der Mathematik zu beschreiben suchen.

Wir diskutieren also über Modellvorstellungen, die wir mit Beobachtungen und Messungen überprüfen müssen. Dabei müssen wir stets im Auge behalten, dass es unmöglich ist, die Gültigkeit einer Theorie mittels Messungen zu beweisen. Es ist allenfalls möglich, eine Theorie damit zu widerlegen.

Man kann nicht über das Universum diskutieren, ohne auf die Urknall-Hypothese einzugehen. Die Idee stammt von dem belgischen Jesuitenpater Abbé Georges Lemaître (1927), der damit einen definierten Schöpfungszeitpunkt einführte. Als Edwin Hubble 1929 die Rotverschiebung entdeckte und sie zunächst als Fluchtgeschwindigkeit interpretierte, setzte sich die Urknall-Hypothese durch, sie ist als Standardmodell der Kosmologie die momentan vorherrschende Lehrmeinung.

Zu diskutieren sind zwei Themenkreise:

  1. Physik: Ursachen und Interpretation der gemessenen Rotverschiebung
  2. Philosophie und Logik: Raum- und Universumsbegriff, Grenzproblematik

Zum ersten werde ich zeigen, dass es eine Rotverschiebung aufgrund der Wechselwirkung von Licht und Materie geben muss, und auch die realistische physikalische Beschreibung einer solchen Rotverschiebung von Prof. Paul Marmet vorstellen. Allein die schiere Existenz einer Wechselwirkungs-Rotverschiebung bringt das Standardmodell ins Wanken und zwingt uns zu einem neuen Ansatz, den ich im folgenden diskutieren werde.

Zu 2.: Genauso wichtig ist die genaue Definition der Grundbegriffe sowie die Betrachtung der Grenzproblematik.

Als Fazit verbleibt die Erkenntnis, dass das Standardmodell wegen seiner physikalischen und logischen Widersprüche zu verwerfen ist. Stattdessen kommen wir zu einem neuen Weltbild, das mit allen Messungen und Beobachtungen kompatibel ist.

Die Idee zur Urknall-Hypothese stammt von dem belgischen Jesuitenpater Abbé Georges Lemaître (1927), und die ganze Hypothese fußt auf der Interpretation der gemessenen Rotverschiebung als Dopplereffekt. Wie ist es dazu gekommen?

Am Anfang jeder Hypothese oder Theorie in der Physik stehen Messungen. Daraufhin wird ein beschreibendes Modell aufgestellt.

Messung: In diesem Fall messen wir die Rotverschiebung, d.h. das Lichtspektrum ferner Galaxien ist zu längeren Wellenlängen hin verschoben, und das messen wir rund um uns herum in allen Richtungen. Aus anderen Messungen lässt sich ableiten: "je weiter entfernt eine kosmische Lichtquelle ist, desto röter ist das ausgesandte Licht".

Fundamentale Annahme: Diese Rotverschiebung wird vom Dopplereffekt verursacht. Der Dopplereffekt beschreibt die Rotverschiebung bzw. Blauverschiebung von Spektren von sich entfernenden bzw. nähernden Lichtquellen. Je schneller sie sind, desto stärker ist die Verschiebung. Mit anderen Worten: Interpretation der gemessenen Rotverschiebung als Fluchtgeschwindigkeit.

Folgerung: Je weiter die Galaxien enfernt sind, desto schneller fliegen sie von uns weg. Das geht solange gut, bis die Fluchtgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit c ist ("Rand des Universums").

Umkehrschluss: was auseinander fliegt, muss einmal zusammengehört haben, also explodiert sein (big bang). Und wenn man weiß, wie stark die Fluchtgeschwindigkeit mit der Entfernung wächst (Hubblekonstante), kann man das Alter des Universums berechnen. (Dies macht die Hypothese für Kreationisten so anziehend: ein definierter Schöpfungszeitpunkt vor ca. 13 Mrd Jahren.)

Zusammengefasst:

Dies ist die Argumentationskette, die zum Urknall führt. Sie hat dann und nur dann Bestand, wenn der Dopplereffekt die einzige oder dominierende Ursache für die Rotverschiebung ist. Außerdem wird hierbei vorausgesetzt, dass das Universum endlich ist und sich ausdehnen kann. Die Energieerhaltung bleibt außen vor.

Nett ist übrigens, das der Urknall hier bei uns stattgefunden haben muss, da wir ja nach allen Richtungen das gleiche Verhalten der Rotverschiebung messen. Da man seit Giordano Bruno dem geozentrischen Weltbild abgeschworen hat, versucht man durch Einführen einer vierten Raumdimension diesem Dilemma zu entkommen.

Man versucht, den immer lauteren Zweifeln mit weiteren Argumenten zu begegnen. So wird z.B. die 3K Hintergrundstrahlung als "Nachglühen" des Urknalls gedeutet. Ältere Messungen lieferten die geforderte homogene, isotrope Strahlungsverteilung. Mit neuen Satellitenmessungen erhält man hoch aufgelöste Bilder, die eine inhomogene Verteilung zeigen. Man erklärt, dies ist die Schwarzkörperstrahlung von interstellaren Gaswolken (sic!), aber wenn man diese wegrechnet, dann bleibe ein homogener Hintergrund übrig. Was darf man aber "wegrechnen", ohne den Boden seriöser Wissenschaft zu verlassen?

Auch wird der Anspruch erhoben, die Verteilung der Elemente sei nur mit der Urknall-Hypothese zu erklären.

In neuerer Zeit interpretiert man die Rotverschiebung als andauernde Expansion des Raumes, wobei die Expansion nur im kosmischen Maßstab stattfinden soll, nicht aber innerhalb eines Sonnensystems. Nun fordern die Kosmologen die Existenz von "dunkler Materie" und "dunkler Energie", die mindestens 75% der gesamten Energie des Universums betragen soll, um die Expansion oder die beschleunigte Expansion zu erklären oder besser um die Hypothese zu retten.

Wie gesagt: die Urknall-Hypothese steht und fällt mit der Annahme, dass die gesamte beobachtete Rotverschiebung allein auf der Fluchtgeschwindigkeit beruht. Nur dann kann man aus der Hubble-Konstante auf ein Alter des Universums von ca. 13 Mrd. Jahren schließen. Sobald man einen prozentualen Anteil der Rotverschiebung zulässt, der von physikalischen Prozessen verursacht wird, kommt man in Schwierigkeiten, denn dann kann das Alter je nach % einen Wert zwischen 13 Mrd. und unendlich annehmen.

Eins können wir schon vorneweg sagen: Licht ist eine Energieform. Als solche muss es mit anderen Energieformen, z.B. Materie, wechselwirken, d.h. Energie austauschen. Beim Licht geht das nur über eine Frequenzänderung, also muss Licht, das mit Materie wechselwirkt, röter werden. Und zwar um so röter, je länger der Weg ist, auf dem das Licht die Gelegenheit dazu hat.

Eine wichtige Folge der Rotverschiebung ist, dass es eine maximale Reichweite des Lichtes gibt. Es gibt deshalb einen "Rand" des sichtbaren Universums, der durch die maximale Rotverschiebung, ab der wir das Licht nicht mehr wahrnehmen können, bestimmt wird. Das sichtbare Universum darf dabei nicht mit dem gesamten Universum verwechselt werden. Daher ist es wichtig, die verwendeten Begriffe "Universum" und "Raum" zu diskutieren.

Wir sehen, das big-bang-Modell steht und fällt mit der Interpretation der Rotverschiebung. Daher müssen wir diese eingehend diskutieren, wobei wir das Gesetz der Energieerhaltung, die Wechselwirkung und eine saubere Definition der Grundbegriffe Universum und Raum berücksichtigen müssen.

9.2 Diskussion der Rotverschiebung

Die Interpretation der Rotverschiebung ist in der Kosmologie eminent wichtig, sie entscheidet letztlich über den Sinn und die Gültigkeit kosmologischer Modelle. Hier diskutieren wir zwei Modelle: das kosmologische Standardmodell, das auf der Interpretation "Rotverschiebung durch Fluchtgeschwindigkeit" fußt, und die WW-Alternative, die eine Wechselwirkung als Ursache angibt. Einen dazu passenden Mechanismus beschreibt Marmet.

9.2.1 Urknall-Hypothese

Die Urknall-Hypothese fordert, dass 100% der Rotverschiebung durch die Fluchtgeschwindigkeit verursacht sind, entsprechend dem Stand der Wissenschaft vor 90 Jahren. Heute neigt man dazu, statt "Dopplereffekt" "Expansion des Raumes" oder "kosmologische Rotverschiebung" zu sagen, was aber im Prinzip auf das Gleiche hinausläuft. Auf jeden Fall ist die Rotverschiebung nach dieser Hypothese immer direkt proportional zur Entfernung der Lichtquelle, unabhängig von ihrer Beschaffenheit. Man beobachtet auch weiter entfernte Objekte, die eine stärkere Rotverschiebung als erwartet aufweisen und schließt daraus auf eine beschleunigte Expansion des Universums.

Probleme gibt es bei der unterschiedlichen Rotverschiebung von Sternpaaren, ebenso bei der Entfernungsbestimmung von Quasaren, die in Gruppen angeordnet sind oder mit Galaxien verbunden sind. Es gibt auch Aufnahmen von nah benachbarten Galaxien mit unterschiedlicher Rotverschiebung.

Die Urknall-Hypothese funktioniert weiterhin nur, wenn man die Fluchtgeschwindigkeit als alleinige Ursache der Rotverschiebung zulässt. Wird auch nur ein kleiner Prozentsatz mit anderen Ursachen zugelassen, dann könnte man die als Überrest des Urknalls interpretierte Hintergrundstrahlung nicht mehr sehen. Damit wäre dann da sichtbare Universum nicht mehr mit dem gesamten Universum identisch, was die Hypothese aber fordert. Dies ist ein wichtiger Aspekt, auf den ich weiter unten eingehen werde.

Es ist festzuhalten, dass die Interpretation der Rotverschiebung in der Urknall-Hypothese zu Problemen führt und eine Reihe von gemessenen Effekten nicht erklären kann.

9.2.2 Alternative WW-Rotverschiebung

Um es zu wiederholen: Licht ist eine Energieform. Als solche muss es mit anderen Energieformen, z.B. Materie, wechselwirken, d.h. Energie austauschen. Beim Licht geht das nur über eine Frequenzänderung, also muss Licht, das mit Materie wechselwirkt, röter werden. Und zwar um so röter, je länger der Weg ist, auf dem das Licht die Gelegenheit dazu hat.

Marmet beschreibt einen Mechanismus der Rotverschiebung, der auf der Wechselwirkung Licht und Materie beruht, und der auch zur Forderung nach Durchsichtigkeit der Universums passt. Er ist sicherlich der dominierende Effekt. Selbst wenn man in Zukunft noch andere Beschreibungen der Vorgänge in Plasma fände, würde sich nur der Entfernungsmaßstab im sichtbaren Universums ändern, aber nicht die Tatsache, dass es eine Rotverschiebung wegen der Wechselwirkung geben muss.

Formelmäßig ist Marmets Rotverschiebung nicht von der Doppler Rotverschiebung unterscheidbar, aber der beschriebene Mechanismus liefert uns eine Reihe neuer Erkenntnisse, mit denen sich sogenannte Paradoxien erklären lassen. Der Grad der Rotverschiebung ist abhängig von den Eigenschaften der Strecke (Dichte und Temperatur der wechselwirkenden Materie). Wegen der im Mittel konstanten Wasserstoffdichte ergibt sich eine im Mittel lineare Entfernungsskala. Genauer betrachtet muss die Rotverschiebung im Raum leicht anisotrop sein. Sie ist abhängig davon, wieviel Wasserstoff unterwegs durchquert wurde, also wieviel Gelegenheit zur Wechselwirkung bestand. Ein Objekt, dessen Licht dichtere H2-Wolken durchquert hat, scheint dann weiter entfernt zu sein als erwartet. Das bedeutet also nicht "beschleunigte Expansion" sondern einfach nur "mehr H2 unterwegs".

Die Abhängigkeit der Rotverschiebung von der Wasserstoffdichte ist auch der Grund für den folgenden Effekt: Australische Wissenschaftler um Robert Braun vom australischen Forschungsinstitut CSIRO wollen festgestellt haben, dass ältere Galaxien mehr molekularen Wasserstoff enthielten als jüngere, sodass die Rate der Sternentstehung zurückgehe.
Das Problem ist hier wieder einmal die Interpretation der Rotverschiebung nach der Expansionshypothese. Wenn man hingegen von der Wechselwirkungs-Rotverschiebung ausgeht, ergibt sich ein anderes Bild. Galaxien, die viel molekularen Wasserstoff enthalten, weisen deswegen eine größere Rotverschiebung auf als "leere". Wenn beide Typen im gleichen Abstand von uns vorkommen, erscheinen uns die wasserstoffreichen weiter entfernt und damit älter zu sein. Aus diesem Trugschluss folgert man dann, dass der Wasserstoffgehalt und damit die Rate der Sternentstehung zurückgeht.

Ebenso weitreichende Folgen hat die Temperaturabhängigkeit der Rotverschiebung: sie kann, wie oben gezeigt, z.B. die paradoxe Rotverschiebung bei Doppelsternen erklären, sowie die Ungereimtheiten bei den Werten für Entfernung und Helligkeit der Quasare. Allein dies würde schon ausreichen, um die Urknall-Hypothese zu verwerfen.

Erklärt Marmet wirklich alle Beobachtungen? Was ist mit dem Helligkeitsverlauf bei Supernovas vom Typ 1a? Man liest, der ließe sich nur mit einer Rotverschiebung durch Raumdehnung erklären, ja er sei der Beweis für die Raumdehnung!

Was wird gemessen: der Typ 1a explodiert mit einer sehr genau bekannten Charakteristik. Die Helligkeit steigt jäh an, um dann innerhalb 14 Tagen abzufallen. Man hat auch Supernovas mit starker Rotverschiebung beobachtet, bei denen die Lichtfrequenz auf zwei Drittel gedehnt war. Aber der Helligkeitsabfall betrug nun drei Wochen statt zwei Wochen!

Es wird gesagt, das sei nur mit einer Raumdehnung zu erklären. Leider ist diese Behauptung falsch. Nehmen wir ein einfaches Beispiel: haben Sie schon einmal einen Plattenteller oder eine MC mit dem Finger gebremst, während die Musik abgespielt wurde? Sie werden gehört haben, dass die Musik tiefer klang - sozusagen eine Rotverschiebung durch Energieentzug. Aber wegen der niedrigen Drehzahl spielt die Musik auch länger! Genauso ist es bei dem Helligkeitsverlauf der Supernova. Wir erwarten auch nichts anderes, da die mathematischen Formeln gleich sind, wie man Marmets Ableitung entnehmen kann.

Der beschriebene Rotverschiebungs-Mechanismus liefert eine weitere sehr wichtige Erkenntnis. Es muss einen "Rand" des sichtbaren Universums geben, der durch die maximale Rotverschiebung, ab der wir das Licht nicht mehr wahrnehmen können, bestimmt wird. Im Gegensatz dazu fordert die Urknall-Hypothese ein endliches Universum, das mit dem sichtbaren Universum identisch ist. Wir müssen also den Raum- und Universumsbegriff genauer diskutieren.

9.3 Grundbegriffe

Die beiden Modelle bauen auf einem unterschiedlichen Universumsbegriff auf. Bei der Urknall-Hypothese haben wir ein endliches Universum, das sich in den leeren Raum ausdehnt. Bei der Alternative haben wir ein endliches sichtbares, beobachtbares Universum, das eine Untermenge des gesamten Universums ist. Ein leerer Raum wird hierbei nicht benötigt. Wir müssen also die Grundbegriffe, ihre Bedeutung in Philosophie und Logik genauer betrachten.

9.3.1 Das Universum

Wir definieren Universum als die Gesamtheit von allem, was existiert - also wirklich alles, so wie es im deutschen Begriff "Weltall" zum Ausdruck kommt. Daher kann es auch nicht n "Universen" geben, sondern höchstens n Teile des einen Universums.

Es gibt also nur ein oder das Universum, Universum ist ein Singular. (Selbst die Rechtschreibprüfung von OpenOffice moniert "Universen".) Theorien, die von Paralleluniversen sprechen, sind erkenntnistheoretischer Nonsens, auch wenn sie an renommierten Universitäten gelehrt werden.

Da das Universum alles enthält, was existiert, gibt es kein „außerhalb“. Es kann sich deshalb auch nicht ausdehnen, denn dazu müsste außerhalb ein Raum existieren, in den es sich hinein dehnen könnte.

Das Universum enthält physikalische Entitäten, die miteinander wechselwirken und Energie austauschen. Die Gesamtenergie bleibt erhalten, da sie nicht in ein Außerhalb entschwinden kann.

Wenn die Energieerhaltung gilt, ist das Universum ewig. Es ist in einem Gleichgewichtszustand, befindet sich aber wegen der Wechselwirkung in laufender Umwandlung: Galaxien formieren sich und vergehen, Sterne werden geboren, Materie wandelt sich in Energie und umgekehrt usw.

Aus "ewig" und "kein Außerhalb" folgt: Das Universum hat keinen Rand, es ist unendlich.

Zusammengefasst:
Das Universum (Weltall) ist definiert als die Gesamtheit von Allem, was existiert. Daraus folgt:

9.3.2 Das sichtbare Universum

Ein weiterer wichtiger Begriff ist noch zu definieren, das sichtbare Universum. Das sichtbare Universum ist der beobachtbare Teil des Universums, also eine Untermenge des gesamten Universums.

Das ist eine Folge der Rotverschiebung: Es muss einen "Rand" des sichtbaren Universums geben, der durch die maximale Rotverschiebung, ab der wir das Licht nicht mehr wahrnehmen können, bestimmt wird.

Der Radius des sichtbaren Universums (etwa 13 Mrd. Lichtjahre) wird bestimmt durch die mittlere Dichte der interstellaren Materie. Die Wechselwirkung des Lichtes mit diesen hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff bestehenden Gaswolken verursacht den wesentlichen Anteil der Rotverschiebung.

9.3.3 Der Raum

Zuerst will ich die wesentlichen Punkte aus Kapitel 2 wiederholen:

Die Vorstellung des Raums, speziell die des leeren Raums, ist ein Kind des großen Sündenfalles der Physik, nämlich der gedanklichen Trennung von Raum und Materie. Unser "gesunder Menschenverstand" verleitet uns zu dieser gedanklichen Trennung: die Materie scheint eine feste "begreifbare" Außengrenze zu haben und dazwischen befindet sich der Raum. Später führte man dann Felder ein, um die Wechselwirkung der Materie mathematisch beschreiben zu können. Problematisch wird dieses Modell, sobald man Fernwirkungen erklären will. Was bedeutet eine Wechselwirkung in einem Feld? Diese Frage hat die großen Physiker bewegt. In der Folge führte man einen von der Materie unabhängigen Äther als Träger der Fernwirkung ein, verwarf diese Hypothese aber wieder mit dem Aufkommen der Relativitätstheorie.

Ein Elektron ist also genau betrachtet unendlich groß, wobei es nach außen mit 1/r² immer "dünner" wird, und es hat eine Art Kern mit dem Radius Re. Dies kann man so veranschaulichen wie Marmet in seinem Artikel "Fundamental Nature of Relativistic Mass and Magnetic Fields ": Das Elektron kann mit anderen Elektonen / Teilchen deshalb selbst über große Entfernung wechselwirken, da es sich mit diesen immer noch berührt bzw. den von diesen eingenommenen Raum durchdringt.

In Kapitel 2 habe ich am Beispiel des Elektrons gezeigt, welche Folgen es hat, wenn wir die gedankliche Trennung von Materie und Raum, von Teilchen und Feld, aufgeben. Ein Elektron ist also genau betrachtet unendlich groß, wobei es nach außen mit 1/r² immer "dünner" wird, und es hat eine Art Kern mit dem Radius Re. Die Materie ist nicht so scharf begrenzt wie wir sie sehen, sondern sie hat eine "fein verdünnte" größere Ausdehnung, die sich in Feldern manifestiert, die bis ins Unendliche reichen. Jedes Teilchen wechselwirkt mit der Überlagerung der äußeren Anteile aller anderen Teilchen im Universum. Es gibt darum keinen leeren Raum, der Raum ist angefüllt mit dieser Überlagerung, er muss darum selbst unendlich groß sein.

Daraus folgt, dass nirgends im Universum ein Teilchen einsam und allein seine Bahn ziehen kann, sondern dass jedes Teilchen mit der Gesamtheit aller anderen Teilchen im Universum wechselwirkt. Das Teilchen fliegt nämlich nicht durch ein Vakuum, sondern durch die Überlagerung der äußeren Anteile aller anderen Teilchen des Universums. Diese Überlagerung übernimmt die Aufgaben, die man früher dem Äther zugedacht hat.

Daraus folgt, dass die Vorstellung des leeren Raums unzulässig ist. Raum ist ein Charakteristikum der physikalischen Entitäten. Wir halten fest:

Jetzt erkennt man das große Problem der Urknall-Hypothese, nämlich ein endliches Universum, das sich in einen leeren Raum ausdehnt. In den beiden aneinandergrenzenden Raumarten gelten unterschiedliche Gesetze, was uns direkt zur Grenzproblematik führt.

9.3.4 Die Grenzproblematik

Die Grenzproblematik tritt naturgemäß immer dann auf, wenn wir aneinandergrenzende Gebiete mit unterschiedlichen Gesetzen haben. Die Urknall-Hypothese kommt nicht ohne solche Gebiete aus. Wir hätten da zwei verschiedene Arten von Raum, einen mit Materie und Energie gefüllten, der sich ausdehnt, und einen leeren, in den sich das endliche Universum hineindehnt. (Wohlgemerkt: es gibt keinerlei physikalische Messungen oder Gesetze , die auf diese Raumarten schließen lassen, sondern nur Spekulationen, die auf die Interpretation der gemessenen Rotverschiebung folgen.) Was aber geschieht im Grenzgebiet - ändert sich dort die Physik schlagartig, gibt es einen gleitenden Übergang, und nach welchen Gesetzmäßigkeiten?

Die Expansion des Raumes in der Urknall-Hypothese findet nur im kosmischen Maßstab statt, nicht aber innerhalb eines Sonnensystems oder zwischen Galaxien. Problem: ab wann wird das Gravitationsgesetz ungültig, was ist im Übergangsbereich?

Der Raum im Universum ist erfüllt von Strahlung und Feldern. Wenn sich das Universum in einen leeren Raum ausdehnt, existiert außerhalb der Grenze nichts, innerhalb alles. Wer verhindert, dass z.B. Felder auch außerhalb existieren? Ein unendlich ausgedehntes Feld eines Elektrons müsste in Grenznähe irgendwie unsymmetrisch abgeschnitten sein - welche physikalischen Gesetze sollen dies beschreiben?

Ein weiteres Problem des begrenzten, endlichen Universums ist seine Instabilität. Es müsste aufgrund der Gravitation eigentlich zusammenfallen, wenn das nicht durch hypothetische dunkle Materie und dunkle Magie verhindert wird.

Neben den bisher aufgeführten räumlichen Grenzproblemen gibt es noch ein zeitliches Abgrenzungsproblem, das beim Urknall auftritt. Beim Schöpfungsprozess explodierte ein nach heutigen Vorstellungen gigantisches schwarzes Loch, was aber ein Widerspruch zur Definition des schwarzen Lochs und somit unmöglich ist. Um die Hypothese zu retten erklärt man, dass die physikalischen Gesetze erst ab einem gewissen Zeitpunkt nach dem Urknall gegolten haben.

Man erkennt, welche großen erkenntnistheoretischen Probleme sich bei derartigen Konstrukten ergeben. Man sollte daher gemäß Occams Razor nur Theorien aufstellen, die ohne Grenzproblematiken auskommen. Dies ist mit der beschriebenen Alternative (Wechselwirkungs-Rotverschiebung nach Marmet) möglich.

9.3.5 Logischer Trick: Unterbrechen der Wechselwirkungskette

Sowohl in der ART als auch im Standardmodell der Kosmologie wird ein logischer Trick angewendet: das Unterbrechen der Wechselwirkungskette, womit das Gesetz der Energieerhaltung ausgehebelt wird. Er ist die letzte Konsequenz der gedanklichen Trennung von Materie und Feld bzw. Raum. Dabei werden Die Auswirkungen der Materie auf benachbarte Entitäten von der Materie getrennt und dem Raum zugeschrieben. Beispiel: die Erde krümmt den Raum, im gekrümmten Raum läuft der Satellit geradeaus auf seiner gekrümmten Geodäte, was keine Wechselwirkung Erde - Satellit mehr erfordert. Wenn man die beschreibenden Gleichungen verallgemeinert, kann man auch einen leeren Raum ohne Materie berechnen, man kann ihn beliebig krümmen und ihm mehrdimensionale Koordinatensysteme zuordnen - nur: mit Physik hat das nichts mehr zu tun. Physik ist Wechselwirkung und Energieerhaltung. Wenn man behauptet, der Raum könne sich aufblähen ohne Auswirkung auf den Energiehaushalt, dann hat man den Boden der physikalischen Realität verlassen.

9.4 Diskussion Urknall vs. WW-Alternative

Wir haben für beide Theorien bzw. Hypothesen den gleichen Satz an Messungen, und beide erheben den Anspruch, diese erklären zu können. Man erkennt auch hier wieder einmal, dass man auf Grund einer Messung nicht beweisen kann, welche der beiden Theorien gültig ist. Wenn wir eine Theorie verwerfen wollen, müssen wir also untersuchen, wo die Interpretation von Messdaten zu Widersprüchen oder Paradoxien führt.

In der angelsächsischen Literatur wird gerne "Occams razor" zitiert. Dieses Prinzip besagt, dass wenn mehrere Theorien das gleiche erklären, der einfachsten der Vorzug zu geben ist. Von daher müsste man eigentlich die Urknall-Hypothese gleich verwerfen, da sie eine Menge nicht überprüfbarer Zusatzbedingungen fordert, während die andere Theorie ohne solche Annahmen auskommt. Aber so einfach wollen wir es uns nicht machen, sondern in Kürze die wesentlichen Punkte herausstreichen.

9.4.1 Die Urknall-Hypothese

Ein gebildeter Zeitgenosse sollte wenigstens einmal Goethe oder Schiller zitieren. Friedrich Schiller in Wallenstein: "Das eben ist der Fluch der bösen Tat, dass sie, fortzeugend, immer Böses muss gebären." So ist es mit der Urknall-Hypothese: sie ist nun einmal in der Welt. Heutzutage ergeben sich immer mehr Widersprüche, die nach Karl Popper zum Verwerfen der Hypothese führen müssten. Stattdessen werden zu ihrer Rettung "fortzeugend" immer neue Ungereimtheiten hinzugefügt.

So wird z.B. die 3K Hintergrundstrahlung als Rest des Urknalls gedeutet. Ältere, noch unvolkommene Messungen lieferten die geforderte homogene, isotrope Strahlungsverteilung. Mit neuen Satellitenmessungen erhält man hoch aufgelöste Bilder, die eine inhomogene Verteilung zeigen. Man erklärt, dies ist die Schwarzkörperstrahlung von interstellaren Gaswolken (sic!), aber wenn man diese wegrechne, dann bleibe ein homogener Hintergrund übrig. Was darf man aber "wegrechnen", ohne den Boden seriöser Wissenschaft zu verlassen?

Auch wird behauptet, die Verteilung der Elemente sei nur mit der Urknall-Hypothese zu erklären. (Beides passt jedoch ebensogut zu unserer Alternative.)

Logisch gesehen ist man damit aber schon ein Kettenglied zu weit hinten, denn die Expansions-Hypothese steht und fällt mit der Interpretation der Rotverschiebung als Fluchtgeschwindigkeit. Wenn allerdings alle Galaxien von uns wegfliegen, dann heißt das umgekehrt, dass vor n Milliarden Jahren alle bei uns versammelt waren, die Erde also der Mittelpunkt des Universums ist. Diese Vorstellung mag zwar dem Urheber der Hypothese zugesagt haben (Schöpfungszeitpunkt und Ort), ist uns aber seit Galilei suspekt.

Als Ausweg wurde gefordert, der Raum solle sich aufblähen wie ein mit Rosinen versetzter Hefeteig. Dann würden sich alle Rosinen (Galaxien) voneinander entfernen, ohne dass die Erde im Mittelpunkt stehen müsste. Allerdings würde dies der Energieerhaltung (potentielle Energie) widersprechen. Zitat Wikipedia: Die Expansion des Universums darf nicht so verstanden werden, dass sich Galaxien in der Raumzeit voneinander entfernen (Relativbewegung). Es ist die Raumzeit selbst, die sich ausdehnt, die Galaxien werden mitbewegt. (Auf diese Weise wird die Energiefrage weggezaubert.) Und weiter: Diese sogenannte kosmologische Rotverschiebung ist grundsätzlich von der Rotverschiebung durch den Dopplereffekt zu unterscheiden... Fluchtgeschwindigkeiten ferner Galaxien sind demnach direkt auf die Ausdehnung der Raumzeit zurückzuführen.

Marmet schreibt dazu: "Wir lehnen es ab, zu glauben, dass Energie aus dem Nichts entstehen und ins Nichts verschwinden kann." Eine Ausdehnung des Universums würde eine Energiezufuhr erfordern (potentielle Energie), woher aber?

Physik ist Wechselwirkung zwischen energetischen Entitäten. Hier aber wird die Wechselwirkung zwischen den Galaxien weggezaubert und stattdessen eine Wechselwirkung von Licht mit dem leeren Raum (ein unserer Vorstellung entspringendes "Gedankending" ohne physikalische Existenz) gefordert. Hier wurde ein unklarer Begriff "Raum" eingeführt, nur um zu verhindern, dass sie Erde im Mittelpunkt stehen muss, und dafür aber das Prinzip der Energieerhaltung aufgegeben!

Um die Urknall-Hypothese zu stützen, werden weitere Hypothesen aufgestellt. Da z.B. die physikalischen Gesetze eine derartige Materiezusammenballung (wie ein einziges gigantisches Schwarzes Loch) und deren Explosion nicht erlauben, sollen sie am Anfang noch nicht gegolten haben. Die Forderung, physikalische Gesetze seien nur in einem bestimmten Zeitraum gültig, lässt sich weder theoretisch noch experimentell begründen. Sie wird nur erhoben, um das Modell zu retten. Die Überlegungen, "was damals gewesen sein könnte," sind pure Spekulation. Die ganze Argumentationskette ist von hinten her aufgebaut nach dem Motto "damit es so ist, wie wir es heute beobachten, muss es früher ganz anders gewesen sein". Das eben ist der Fluch der bösen Tat...

Lesenswert ist hierzu Marmets Artikel Big Bang Cosmology Meets an Astronomical Death. Eine Aufstellung weiterer Beobachtungen findet man auch auf der Website von Eric Lerner sowie bei Halton Arp.

Zusammenfassung der wichtigsten Probleme:

9.4.2 Die WW-Alternative

Wie oben schon gesagt muss es einen Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie geben, der zur Rotverschiebung führt. Marmet beschreibt ihn in A New Non-Doppler Redshift. Hier nochmals in Kürze: wenn ein Photon z.B. auf ein Wasserstoffatom, genauer auf dessen Elektron trifft, wird es von ihm absorbiert und nach etwa 10-8s wieder abgestrahlt; wegen der Impulserhaltung in der gleichen Richtung. Durch das Photon wird das Elektron kurzzeitig beschleunigt und auf ein anderes Energieniveau gehoben. Ein beschleunigtes Elektron sendet aber nach Maxwell Strahlung aus (Marmet: "bremsstrahlung"). Wegen diesem Energieverlust ist das während des Zurückfallens abgestrahlte Licht langwelliger.

Marmet rechnet vor, dass sich die gleiche 1/r-Abhängigkeit ergibt wie beim Dopplereffekt. Er gibt auch Schätzwerte an, wonach die Dichte des interstellaren Wasserstoffs ausreicht, um genügend Rotverschiebung zu bewirken.

Damit ergibt sich in Einklang mit der Energieerhaltung und den theoretischen Forderungen ein unendliches, nicht expandierendes Universum, in dem wir so weit sehen können, bis das Licht zu stark rotverschoben ist.

Die Hubble-Konstante gibt statt dem Alter des Universums den Radius des sichtbaren Universums an. Wenn wir einen Beobachter an den Rand des sichtbaren Universums schicken würden, sähe er uns am Rand liegen und er könnte gleich weit in die andere Richtung schauen.

Wenn das Universum unendlich ist, dann kann auch nicht es wegen der Gravitation "zusammenfallen". Die Auswirkung der Gravitation mittelt sich im kosmischen Maßstab heraus, bleibt aber in der Nähe von Materieansammlungen bestimmend. (Dadurch kann der Eindruck einer scheinbar begrenzten Reichweite der Gravitation entstehen.)

Unser Universum ist in einem Gleichgewichtszustand, in dem sich wegen der Wechselwirkung ständig Materie in Energie umgewandelt und umgekehrt. Es steht genug Zeit zur Verfügung, um komplexe Strukturen wie die "große Mauer" herauszubilden. Es ist auch kein Paradoxon mehr, wenn wir tief im All weit entwickelte Galaxien entdecken. Wenn man bedenkt, dass eine Galaxis etwa 200 bis 500 Millionen Jahre für eine Umdrehung braucht, dann hätten Galaxien in 10 Milliarden Lichtjahren Entfernung seit ihrer Geburt nur 6 bis 15 Umdrehungen machen können. Und das soll reichen, um Spiralarme zu bilden?

Alle Messungen und Beobachtungen, auch die 3K-Hintergrundstrahlung, lassen sich einfacher mit dem hier vorgeschlagenen Modell erklären. Die 3K-Hintergrundstrahlung entpuppt sich letztlich als die mittlere Temperatur aller Objekte im sichtbaren Universum.

Und nicht zuletzt: unser Modell braucht keine unbeweisbaren Zusatzannahmen. Es kommt mit den geltenden physikalischen Gesetzen aus.

Siehe hierzu auch den Artikel Cosmic Matter and the Nonexpanding Universe von Paul Marmet und Grote Reber.

9.5 Die Schöpfungsgeschichte

Bei der Diskussion Urknall gegen unendliches Universum haben wir bisher einen Punkt ausgeklammert, der aber viele Menschen bewegt: die Schöpfungsgeschichte, den Urknall als Gottesbeweis. (Ich würde die Schöpfungsgeschichte nicht auf das Universum beziehen wie die Urknall-Anhänger, sondern auf die Entstehung von Sonne und Erde.)

Dazu steht auf www.erschaffungdesuniversums.com unter dem Titel "Die Schöpfung des Universums aus dem Nichts - Der Triumph des Big Bang", der Urknall sei kompatibel mit der Schöpfungsgeschichte im Koran, während die Materialisten/Atheisten, und allen voran Immanuel Kant, ein unendliches Universum favorisierten.

Ich bin weder Atheist noch Materialist, dennoch favorisiere ich - wie Sie sehen - ein unendliches ewiges Universum, und zwar aufgrund von Logik und Physik. Und ich kenne Atheisten, die den Urknall verteidigen. Die eigentliche Frage ist doch, ob die Urknall-Hypothese zum Gottesbeweis taugt. (Es wäre der erste Beweis in der Geschichte der Menschheit.) Sind wir da nicht auf den Glauben angewiesen?

Ich habe in diesem Artikel immer wieder betont, dass es nicht möglich ist, eine Theorie mit einem Experiment zu beweisen. Es ist nur möglich, sie mit einem Experiment zu widerlegen. Das gilt in übertragenem Sinne auch hier: ein Gottesbeweis ist unmöglich, aber eine unendliches Universum ist auch keine Widerlegung.