Am Wochenende habe ich gepinselt, warum sich Alles dreht. Nee, nobody
war stocknüchtern … es geht um den Drehimpuls. Und während ich so pinsel und pinsel, da fällt mir auf, dass manN/frau mich gar nicht versteht, wenn ich nicht erkläre, wie nobody auf seine komische/kosmische Idee gekommen ist. Anstatt das in „Kugeln sind zum Kugeln da“ (noch in der Mache) einzuschieben, mache ich daraus einen eigenen Senf.
nobody
hat mal wieder eine Theorie … naja, eigentlich ist es nur eine Idee … für die Theorie fehlt noch ’ne Menge Mathematik und genau auf die will ich hier verzichten, damit es nicht zu langweilig wird. Also die Idee dreht sich um den Urknall. Diese Urknall-Idee ist ja nicht so neu, aber meine Urknall-Idee geht etwas anders. Im Prinzip gibt es drei Modelle der Entstehung des Kosmos:
- Steady State
- Big Bounce
- Big Bang (Urknall)
Steady State ist überholt und widerlegt.
Big Bounce kann die aktuelle Größe und das Alter des Kosmos nicht erklären.
Bleibt also nur der Urknall und zwar in der inflationären Variante nach Alan Guth.
Aber nobody
findet die Idee vom Bounce so witzig …
… ein Kosmos, der „hüpft“ wie ein Flummi. Kennen Sie noch die Flummi-Bälle? Wenn man so einen Flummi auf den Boden titscht, dann springt der anfänglich immer höher … was ja eigentlich nicht funzen dürfte. Meine Idee ist, den Big Bounce mit dem Big Bang flummimässig zu kombinieren.
Warum hält nobody
das überhaupt für notwendig? Nicht nur nobody
hält das für nötig, schon Alan Guth hat an was ähnliches gedacht, wenn auch nicht an den Flummi. Nun, der Urknall ist ja nicht nur eine fixe Idee, sondern da steckt viel Mathe (und Physik) drin. So hat man z.B. errechnet, dass unser Kosmos ein optimales Verhältnis bei der Umwandlung von Materie zu Energie (und natürlich auch umgekehrt) hat. 0,007 ist ε. Wäre ε = 0,006%, dann wäre eine Kernverschmelzung nicht möglich und unser Kosmos bestünde seit dem Urknall bis heute maximal aus Wasserstoff. Bei ε = 0,008% wäre der Wasserstoff längst verbraucht und unsere liebe Sonne und alle anderen Sterne wären längst erloschen.
Eine andere, ziemlich optimale Größe in unserem Kosmos ist die Gravitation, auch wenn man die Größe immer noch nicht genau kennt und überhaupt nicht weiß, wie Gravitation entsteht. Wäre die Gravitation größer als „heute“, dann wäre der Kosmos kurz nach dem Urknall in sich zusammengefallen. Wäre die Gravitation kleiner, wäre beim Urknall alles auseinander geflogen, ohne Chance, dass sich die ersten Atome zu Größerem, z.B. den Sternen, „verklumpen“ können. Es war also viel Feintuning nötig, um zu „schaffen“, was wir heute, ca. 13,8 Milliarden Jahre seit dem (letzten?) Urknall sehen.
Alan Guth, der „Erfinder“ des inflationären Urknalls, wurde einmal gefragt, ob das nicht alles sehr unwahrscheinlich und bei den Haaren herbeigezogen sei. Guth soll geantwortet haben: „Niemand hat gezählt, wie viele Versuche vorher fehlgeschlagen sind.“ nobody
weiß es auch nicht, aber als ich diesen Satz zum ersten Mal gelesen habe, da ist mir der Flummi durch den Kopp geschossen.
Guth und vor ihm schon Edward B. Tryon haben darüber spekuliert, dass es vor unserem Kosmos schon eine (Versuchs-)Reihe anderer Kosmen gab, mal zu groß, mal zu klein, bis es endlich gepasst hat. Trial and Error … also würfelt Gott doch? Nee, so war das nicht, glaubt nobody
. Nehmen wir mal einen fehlgeschlagenen Versuch, bei dem die Gravitation zu schwach angelegt war. Dann wäre alle Materie (wenn sich unter diesen Umständen überhaupt Materie gebildet hätte) „weggeflogen“ … für immer. Womit hätte dann der nächste Versuch gemacht werden sollen, aus welchem Material? War doch alles wech 😯
Nein, ich glaube, mein Flummi-Kosmos hat sich nach und nach hochgeschaukelt, ist immer näher an die kritische „Masse“ heran gehüpft und hat dann die Hürde genommen. Bei allen früheren, fehlgeschlagenen Versuchen war die Gravitation zu groß und der ganze Schmodder ist wieder auf Null geklatscht als Material für den nächsten Anlauf. Wenn dem so war, dann ist auch klar, dass noch gar nicht raus ist, ob der letzte Versuch auch wirklich der letzte war. OK, das Experiment läuft jetzt schon eine ganze Weile, über 13,7 Milliarden Jahre, aber vielleicht kommt es ja wieder zum Stehen und kollabiert erneut. Oder der Urknall hat dem Versuchsablauf diesmal einen Tick zuviel Dampf gemacht und unser Kosmos erlischt im Nichts. Nicht nur die Sonne knipst das Licht aus, sondern alle anderen Galaxien sind soweit weg, wörtlich außer Sichtweite, dass es dunkel wird im Kosmos. So oder so, unser Kosmos ist nicht unendlich, weder zeitlich noch räumlich, jedenfalls wenn man nicht nur in unseren drei Dimensionen denkt.
„Just six numbers“ lautet der Titel eines Buches des großartigen britischen Astronomen Martin Rees, das aus unerfindlichen Gründen nie ins Deutsche übersetzt wurde (Rees und Buchcover sind im Bild am Anfang dieses Artikels zu sehen). In diesem Buch befasst sich Rees mit dem oben bereits angesprochenen Feintuning der Schrauben an denen der Urknall drehen musste, damit passiert, was wir jetzt zu sehen bekommen. Es sind nur 6 Schrauben, die „numbers“ und 5 von 6 sind unabhängig von der Anzahl der Dimensionen (Dimensionless physical constant):
- N≈1036: the ratio of the fine structure constant (the dimensionless coupling constant for electromagnetism) to the gravitational coupling constant, the latter defined using two protons. In Barrow and Tipler (1986) and elsewhere in Wikipedia, this ratio is denoted α/αG. N governs the relative importance of gravity and electrostatic attraction/repulsion in explaining the properties of baryonic matter;
- ε≈0.007: The fraction of the mass of four protons that is released as energy when fused into a helium nucleus. ε governs the energy output of stars, and is determined by the coupling constant for the strong force;
- Ω ≈ 0.3: the ratio of the actual density of the universe to the critical (minimum) density required for the universe to eventually collapse under its gravity. Ω determines the ultimate fate of the universe. If Ω>1, the universe will experience a Big Crunch. If Ω<1, the universe will expand forever;
- λ ≈ 0.7: The ratio of the energy density of the universe, due to the cosmological constant, to the critical density of the universe. Others denote this ratio by \Omega_{\Lambda};
- Q ≈ 10– 5: The energy required to break up and disperse an instance of the largest known structures in the universe, namely a galactic cluster or supercluster, expressed as a fraction of the energy equivalent to the rest mass m of that structure, namely mc2;
- D = 3: the number of macroscopic spatial dimensions.
Die 6. Zahl ist unsere kleine Makrowelt mit ihren 3 Dimensionen. Sieht kompliziert aus, aber Rees erklärt es gut auf knapp 170 Seiten und was oben in Englisch geschrieben steht, das sollte man schon sprachlich verstehen, will man Martin Rees‚ Buch auch verstehen … ach wissen Sie was … ich schenke ihnen das Buch (PDF) … aber nix verraten 😎
Was hat das jetzt mit dem Drehimpuls zu tun? Nun, so ein Flummi dreht sich in der Luft und nobody
glaubt, dass sich unser Kosmos auch dreht … im Nix. Alles dreht sich im Kosmos, wie ich in „Kugeln sind zum Kugeln da“ noch zeigen werde. Wenn sich im Kosmos alles dreht, dann stellen sich zwei Fragen:
- Warum und wer hat mit der Dreherei angefangen?
- Wenn sich alles im Kosmos dreht, warum sollte sich dann nicht auch der Kosmos selbst drehen?
Klar, vom Drehen des Kosmos bekommt keiner was mit, nicht einmal der Kosmos selbst, denn außerhalb des Kosmos gibt es keinen Raum, zu dem relativ die Drehung bemerkt werden könnte, geschweige denn beobachtbar wäre. Wozu soll also diese Kosmosdreherei gut sein, wenn kein Schwein was davon merkt? Jetzt kommt der Moment, wo die Kuh das Wasser lässt:
Wenn sich der Kosmos selbst von Anfang an dreht, dann ist das Problem gelöst, woher der Drehimpuls von allem anderen, was im Kosmos kreucht und fleucht, von der Galaxie bis zum Quark, herkommt.
OK, lassen wir das mal vorerst so im (Welt-)Raum stehen, aber woher kommt dann der Drehimpuls vom Kosmos selbst? So weit ist nobody
noch nicht ganz durch, aber ich hab‘ wieder eine Idee … diesmal fast schon eine Theorie … fehlt noch bisschen was Mathematik. Die Idee ist wieder mal nicht neu, nur scheint sie auf den Urknall noch niemand angewandt zu haben, die differentielle Rotation. Das ist ziemlich komplizierte Rechnerei und ehrlich gesagt verstehe ich diese Mathematik nicht ganz … hätte in der Schule halt besser aufpassen müssen. Im Ergebnis läuft es jedenfalls darauf hinaus, dass sich in einem nicht starren Körper das Innere schneller dreht als das Äußere. Soweit die Theorie.
In der Praxis ist das aber manchmal anders, z.B. bei den Spiralgalaxien. Bei denen, wie auch unserer Milchstraße, drehen sich die „Enden“ der Spiralarme viel schneller als sie es nach Mathematik und bekannter Physik dürften 😯 Die Wissenschaft erklärt das mit der „Dunklen Materie“ … machen Kosmologen immer, wenn sie was nicht verstehen (zur Not tut’s auch Dunkle Energie ) nobody
ist kein Kosmologe, deshalb lässt er die Schwarze Kunst einfach wech 😛 Und was lässt dann die Galaxien außen zu schnell rotieren?
Spätestens seit der Flummi-Idee muss doch jedem klar sein, dass nobody
ein Kindskopp ist und gerne rumspielt … diesmal auf dem Kinderspielplatz, auf dem Karussell. Das ist zwar ein starrer Körper und deshalb gibt es auf dem Rummel keine differentielle Rotation, aber es macht etwas deutlich, was die Mädchen auf dem Bild falsch machen.
Sie drehen in der Nähe der Nabe des Karussells. Wenn Papa oder Mama am Äußeren Rand die Kiste anschmeißen würden, dann wäre das nicht nur leichter, sondern auch schneller und zwar innen wie außen, weil’s ja starr ist. Nun denken wir uns das Karussell aus einem viskosen Material, an dem der Kosmos vom Rand her zerrt. Der äußere Rand des Karussells, die Spiralarme, wären dann mit dem Zentrum der Galaxie wie mir einem Gummiband verbunden. Die Kraft, die auf die Spiralarme wirkt, würde dann nicht 1 : 1 ans Innere weitergegeben, sondern abgeschwächt.
Und was soll das für eine Kraft sein? Gute Frage, auf die ich noch keine Antwort habe, nur eine Idee 🙄 ja, schon wieder. Fliehkraft! Wie, Fliehkraft, die wirkt doch nach außen … richtig und wo ist beim Kosmos außen? Gibts nicht … eine nach innen gerichtete Fliehkraft, gibt es die?
Ok, Ok, ich spinne rumm, aber mir macht das Spaß. Als ich mal mit einen Astrophysiker über meine komische Idee gesprochen habe, da hat der mich mit der Frage aus dem Konzept bringen wollen, dass nach meiner Idee dann doch alle Galaxien in die gleiche Richtung drehen müssten, angeschubst von meiner umgekehrten Fliehkraft, wo man doch erst vor zwei Jahren erstaunt festgestellt hat, dass links- und rechtsdrehende Galaxien im Universum nicht gleichmäßig verteilt sind. Wissen Sie, was nobody
daraufhin gemacht hat? Dem weisen Mann den Daumen gezeigt … die rechte Daumenregel … schon alles vergessen …
… und dann habe ich die rechte Hand mit dem rechten Daumen einfach nach unten gekippt und gugge da, die rechte Daumenregel war falsch (herum). Ich bin eben ein einfältiger Kindskopp, ich brauche es simpel und manchmal ist simpel gut. Wer sagt denn, dass sich nicht alle Galaxien in die gleiche Richtung drehen? Vielleicht gucken wir nur von der „falschen“ Seite auf einige Galaxien, oder sie sind bei 13 Milliarden Jahren Dreherei einfach mal umgekippt, weil ihnen schwindelig war Alles Walzer, oder was?
Zum Schluss meines doofen Gelabers noch einen schlauen Satz von Martin Rees: „Absence of evidence is not evidence of absence.“
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