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Steady-State-Theorie in der Kosmologie

Steady-State-Theorie Eine Theorie, die in der Kosmologie des 20. Jahrhunderts vorgeschlagen wurde, um Beweise dafür zu erklären, dass das Universum sich ausdehnte, behielt jedoch die Kernidee bei, dass das Universum immer gleich aussieht und sich daher in der Praxis nicht ändert (und keinen Anfang und kein Ende hat). Diese Idee wurde aufgrund astronomischer Beweise, die darauf hindeuten, dass sich das Universum tatsächlich im Laufe der Zeit verändert, weitgehend diskreditiert.

Hintergrund und Entwicklung des Steady State Theory

Als Einstein seine Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie entwickelte, zeigte die frühe Analyse, dass ein Universum geschaffen wurde, das instabil ist - sich ausdehnt oder zusammenzieht - und nicht das statische Universum, das immer angenommen wurde. Einstein hielt auch diese Annahme über ein statisches Universum aufrecht und führte daher einen Begriff in seine allgemeinen Relativitätsfeldgleichungen ein, die als kosmologische Konstante bezeichnet werden, der dazu dient, das Universum in einem statischen Zustand zu halten. Als Edwin Hubble jedoch Beweise fand, dass entfernte Galaxien sich tatsächlich in alle Richtungen von der Erde weg ausdehnten, erkannten Wissenschaftler (einschließlich Einstein), dass das Universum nicht statisch zu sein schien und der Begriff entfernt wurde.

Steady-State-Theorie wurde erstmals von Sir James Jeans in den 1920er-Jahren vorgeschlagen, erholte sich jedoch 1948, als sie von Fred Hoyle, Thomas Gold und Hermann Bondi umformuliert wurde. (Es gibt eine apokryphe Geschichte, die sie nach dem Anschauen des Films mit der Theorie aufstellten Tot in der Nacht, das genau so endet, wie es angefangen hat.) Hoyle wurde insbesondere zu einem Hauptvertreter der Theorie, insbesondere gegenüber der Urknalltheorie. In einer britischen Radiosendung prägte Hoyle den Begriff "Big Bang" etwas abweisend, um die entgegengesetzte Theorie zu erklären.

In seinem Buch gibt der Physiker Michio Kaku eine vernünftige Begründung für Hoyles Engagement für das stationäre Modell und den Widerstand gegen das Urknall-Modell:

Ein Defekt in der Theorie [des Urknalls] bestand darin, dass Hubble aufgrund von Fehlern bei der Messung von Licht aus fernen Galaxien das Alter des Universums mit 1,8 Milliarden Jahren falsch berechnet hatte. Geologen behaupteten, die Erde und das Sonnensystem seien wahrscheinlich viele Milliarden Jahre alt. Wie könnte das Universum jünger sein als seine Planeten?

In ihrem Buch Endless Universe: Jenseits des UrknallsDie Kosmologen Paul J. Steinhardt und Neil Turok sind etwas weniger sympathisch für Hoyles Haltung und Motivation:

Insbesondere Hoyle fand den Urknall abscheulich, weil er vehement antireligiös war und er dachte, das kosmologische Bild sei dem biblischen Bericht abschreckend nahe. Um den Knall zu vermeiden, waren er und seine Mitarbeiter bereit, über die Idee nachzudenken, dass Materie und Strahlung kontinuierlich im gesamten Universum erzeugt wurden, nur um Dichte und Temperatur konstant zu halten, während das Universum expandiert. Dieses stationäre Bild war der letzte Platz für Befürworter des unveränderlichen Universumskonzeptes, das eine drei Jahrzehnte dauernde Schlacht mit Befürwortern des Urknallmodells auslöste.

Wie aus diesen Zitaten hervorgeht, bestand das Hauptziel der Theorie des stationären Zustandes darin, die Expansion des Universums zu erklären, ohne dass das Universum insgesamt zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich aussieht. Wenn das Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt im Wesentlichen gleich aussieht, müssen Sie nicht von einem Anfang oder einem Ende ausgehen. Dies ist allgemein als das perfekte kosmologische Prinzip bekannt. Hoyle (und andere) konnten dieses Prinzip hauptsächlich beibehalten, indem sie eine Situation vorschlugen, in der mit der Expansion des Universums neue Teilchen geschaffen wurden. Wieder, wie von Kaku vorgestellt:

In diesem Modell dehnten sich zwar Teile des Universums aus, aber aus dem Nichts wurde ständig neue Materie geschaffen, so dass die Dichte des Universums gleich blieb. [...] Für Hoyle erschien es unlogisch, dass eine feurige Katastrophe herrschte könnte aus dem Nichts erscheinen, um Galaxien in alle Richtungen zu schleudern; er zog die reibungslose Massenproduktion aus dem Nichts vor. Mit anderen Worten, das Universum war zeitlos. Es hatte weder ein Ende noch einen Anfang. Es war einfach so.

Die Theorie des stationären Staates widerlegen

Die Beweise gegen die Theorie des stationären Zustandes wuchsen, als neue astronomische Beweise entdeckt wurden. Zum Beispiel wurden bestimmte Merkmale entfernter Galaxien wie Quasare und Radiogalaxien nicht in näheren Galaxien gesehen. Dies ist in der Urknalltheorie sinnvoll, in der die fernen Galaxien tatsächlich "jüngere" Galaxien darstellen und näher gelegene Galaxien älter sind, aber die Steady-State-Theorie kann diesen Unterschied nicht wirklich erklären. Tatsächlich ist es genau der Unterschied, den die Theorie vermeiden sollte!

Der letzte "Nagel im Sarg" der Steady-State-Kosmologie stammte jedoch aus der Entdeckung der kosmologischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die als Teil der Urknalltheorie vorhergesagt worden war, aber absolut keinen Grund hatte, innerhalb der Steady State-Theorie zu existieren.

Steven Weinberg sagte 1972 über die Beweise, die sich gegen die Steady-State-Kosmologie stellen:

In gewissem Sinne ist die Uneinigkeit ein Verdienst des Modells; Allein unter allen Kosmologien macht das Steady-State-Modell derart eindeutige Vorhersagen, dass es auch mit den uns zur Verfügung stehenden eingeschränkten Beobachtungsbeweisen widerlegt werden kann.

Quasi-Steady-State-Theorie

Es gibt weiterhin einige Wissenschaftler, die die Theorie des stationären Zustands in Form von erforschen Quasi-Steady-State-Theorie. Es wird von Wissenschaftlern nicht allgemein akzeptiert und viele Kritikpunkte wurden erhoben, die nicht angemessen adressiert wurden.

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