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Der Urknall
Warum glauben Wissenschaftler, dass es einen Urknall gab?
Seit der Antike diskutieren Wissenschaftler darüber, wie das Universum entstehen könnte (biblische Geschichten, “ewiges statisches Universum (Ein statisches Universum, auch als “stationäres” oder “unendliches” oder “statisches unendliches” Universum bezeichnet, ist ein kosmologisches Modell, in dem das Universum sowohl räumlich unendlich als auch zeitlich unendlich ist und der Raum sich weder ausdehnt noch zusammenzieht) “, etc. Albert Einstein (Albert Einstein war ein in Deutschland geborener theoretischer Physiker) legte mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (1915) den Grundstein für das heutige Weltbild. Als Lösungen erlaubt es nur ein Universum, das sich ausdehnt oder zusammenzieht. Dies entsprach in keiner Weise dem “Weltbild” dieser Zeit, so dass Einstein beschloss, einen zusätzlichen Begriff, die so genannte “kosmologische Konstante”, in seine Gleichungen aufzunehmen, so dass die Allgemeine Relativitätstheorie (Allgemeine Relativitätstheorie ist die 1915 von Albert Einstein veröffentlichte geometrische Gravitationstheorie und die aktuelle Beschreibung der Gravitation in der modernen Physik) auch ein “ewiges” stationäres Universum als Lösung erlaubt. Später beschrieb Einstein die Einführung der kosmologischen Konstante (in der Kosmologie ist die kosmologische Konstante der Wert) al
s den “größten Fehler seines Lebens”.
In den 1920er Jahren entdeckte Edwin Hubble (Edwin Powell Hubble war ein amerikanischer Astronom), dass Galaxien entfernte Sternensysteme sind, die sich alle voneinander entfernen (wie Bombenfragmente nach einer Explosion), d.h. das Universum expandiert. Logischerweise hätte es vorher kleiner und dichter sein sollen. Abhängig von den zugrunde liegenden Daten beträgt das Zeitalter des Universums (in der physikalischen Kosmologie ist das Zeitalter des Universums die seit dem Urknall verstrichene Zeit) 9-20 Milliarden Jahre.
Wenn das Universum am Anfang extrem klein und dicht war, muss es extrem heiß gewesen sein. Wissenschaftler können die Dichte und Temperatur des Universums bis fast zum Beginn der “Explosion” zurückrechnen. Diese Berechnungen führen zu einer Reihe von aufeinander folgenden Münzen, die Dose verifiziert werden:
Wie im Inneren von Sternen müssen sich in der heißen Frühphase chemische Elemente gebildet haben. Die Urknalltheorie sagt ein bestimmtes Verhältnis voraus ( Certain Ratio sind ein englisches Post-Punk-Band, das 1977 in Wythenshawe, Manchester, gegründet wurde) der Frequenzen von Wasserstoff (Wasserstoff ist ein chemisches Element mit chemischem Symbol H und Ordnungszahl 1), Helium (Helium ist ein chemisches Element mit Symbol He und Ordnungszahl 2), Deuterium (Deuterium ist eines von zwei stabilen Isotopen von Wasserstoff), Lithium (Lithium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Li und Ordnungszahl 3) etc. Genau dieses Verhältnis findet sich auch heute noch in fernen Molekülwolken, die sich seit frühester Zeit chemisch nicht verändert haben..
Das “Nachleuchten (In der Gammastrahlenastronomie sind Gammastrahlenausbrüche extrem energetische Explosionen, die in fernen Galaxien beobachtet wurden) ” des “Urknall-Lichtblitzes” ist heute als “Drei-Kelvin-Strahlung” bekannt, auch “kosmische Hintergrundstrahlung” genannt (Der kosmische Mikrowellenhintergrund ist die elektromagnetische Strahlung, die aus der Zeit der Rekombination in der Urknall-Kosmologie übrig geblieben ist) “. Diese Strahlung kommt gleichmäßig aus allen Richtungen, ihre Existenz lässt sich nur logisch durch die Annahme eines “Urknalls” erklären. Diese Strahlung wurde 1964 von 2 Laien entdeckt (Arno Penzias (Arno Allan Penzias ist ein amerikanischer Physiker, Radioastronom und Nobelpreisträger für Physik, der Mitentdecker der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung ist, die zur Etablierung der Urknalltheorie der Kosmologie beigetragen hat) und Robert Woodrow Wilson (Für den Beschleunigerphysiker und Gründungsdirektor von Fermilab, siehe Robert R. Wilson)), die ein ungewöhnliches Geräusch in neuen empfindlichen Radioantennen untersuchten. Sie dachten zuerst, dass die Antenne beschädigt sei, aber nach mehreren Versuchen kamen sie zu dem Schluss, dass das Rauschen die von George Gamow vorhergesagte Hintergrundstrahlung sein muss (George Gamow, geboren Georgiy Antonovich Gamov, war ein theoretischer Physiker und Kosmologe), Ralph Alpher (Ralph Asher Alpher war ein amerikanischer Kosmologe, der in den frühen 1950er Jahren Pionierarbeit am Urknall-Modell leistete, einschließlich Urknall-Nukleosynthese und Vorhersagen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung) und Robert Hermann als Ergebnis eines Urknalls. Da Licht einige Zeit braucht, um eine bestimmte Entfernung zu überwinden, sehen Astronomen heute entfernte Objekte, wie sie vor Milliarden von Jahren aussahen. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit (Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, allgemein bezeichnet, ist eine universelle physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik wichtig ist) können Astronomen “auf die Geschichte des Universums zurückblicken”. Man kann deutlich sehen, wie sich Galaxien aus unregelmäßigen Wolken in den letzten 10 Milliarden Jahren gebildet haben. Mit anderen Worten, das Universum hat sich in den letzten 10 Milliarden Jahren entwickelt und sah nicht immer so aus. Mit verschiedenen Methoden ermittelten die Wissenschaftler das Alter von astronomischen Objekten (Erde , Sonne , Sterne, Kugelhaufen, etc.). Obwohl die Altersbestimmung eine komplizierte Aufgabe ist und Unsicherheiten nach wie vor vorstellbar sind, stellt sich heraus, dass die ältesten Objekte nicht älter als 16 Milliarden Jahre (wahrscheinlich nur etwa 12 Milliarden Jahre) sind. Das Universum ist nicht viel älter als 16 Milliarden Jahre. Natürlich gibt es weitere Beobachtungshinweise für einen “Urknall”, aber ihre Erklärung würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Es gibt unzählige alternative Vorschläge zur Urknalltheorie (Steady State, Hoyle-Vorschläge, etc.), von denen einige versuchen, einige der oben genannten Beobachtungen mit viel Witz zu erklären. Sie haben wesentlich dazu beigetragen, dass der “Urknall” heute allgemein als Theorie anerkannt ist, denn alle alternativen Vorschläge hatten gemeinsam, dass ihre “Nebenwirkungen”, d.h. die daraus resultierenden geweihten Münzen, den Beobachtungen widersprechen. Dies zeigt sich besonders deutlich bei alternativen Versuchen, die “Drei-Kelvin-Strahlung” zu erklären. Die Abfolge der ersten Millionstelsekunde nach dem Urknall ist noch nicht vollständig geklärt. Insbesondere die ersten 10^-30 Sekunden sind Gegenstand intensiver Forschung. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, dass das Verhalten der Substanzen unter solchen extremen Bedingungen, wie sie kurz nach dem Urknall vorherrschen müssen, nur teilweise untersucht wurde (in den großen Teilchenbeschleunigern). Dies ändert jedoch nichts daran, dass die Entwicklung des Universums auf eine Millionstelsekunde nach dem Urknall zurückgeführt werden kann (Die Urknalltheorie ist das vorherrschende kosmologische Modell für das Universum von den frühesten bekannten Perioden bis hin zu seiner nachfolgenden großen Evolution ).