word image
Fachbereichsarbeit

Der Urknall und die kosmische Inflation

4.861 / ~26 sternsternsternsternstern_0.2 Patrick S. . 2016
<
>
Download

Fachbereichsarbeit
Physik

Erwin Strittmatter Gymnasium

13, Reichel 2015

Patrick S. ©
6.00

0.62 Mb
sternsternsternsternstern_0.2
ID# 55303







Seminarkurs Physik

Herr

Schuljahr 2015/2016


Der Urknall
und die kosmische Inflation


(Seminar 12d)

Erwin-Strittmatter Gymnasium Spremberg
Bearbeitet vom 01.06.2015 bis 15.10.2015


Gliederung

  1. Vorwort

  2. Begriffserklärungen

    1. Zeit

    2. Phasenübergang

    3. Quantenfluktuation

    4. „Nichts“

    5. Zusammenfassung – Urknall

      1. Allgemein

      2. Infinit Monkey Theorem

      3. „Wieso gibt es überhaupt etwas?“

      4. Proton fängt Elektron

      5. Hintergrundstrahlung

  3. Inflationstheorie

  4. Auswertung Umfrage

  5. Anhang

5.1 Berechnung

5.2 Diagramme zur Umfrage

5.3 Abbildungen

  1. Quellenverzeichnis

  2. Eidesstattliche Erklärung


  1. Vorwort


„Wäre ich bei der Schöpfung zugegen gewesen, hätte ich ein paar nützliche Hinweise für eine bessere Ordnung des Weltalls geben können." (Alfons der Weise, 1221-1284). Mit diesem Zitat möchte ich beginnen, da es zeigt, dass Probleme immer gegenwertig sind. Egal wie viel wir denken zu wissen, es wird niemals alles oder allumfassend sein. Der Himmel hat schon immer viele kluge Köpfe bewegt, sie fragen sich, wie das alles funktioniert.

Erste Lösungsansäze brachte die Bibel, welche glaubte die Erde sei eine Scheibe. Doch Aristoteles mit seinem geozentrischen Weltbild war da schon ein ganzes Stück weiter. Es folgten Kopernikus mit dem heliozentrischen Weltbild und Galileo Galilei der Beweise für dieses System brachte. Für die heutige Raumfahrt scheinen aber die ersten wichtigen Formeln von Johannes Kepler und Isaac Newton viel interessanter.

Da stellt sich die Frage, wieso müssen wir heute erforschen, wie das Universum entstanden ist? Wenn wir mit der Voyager 1 gerade mal auf dem Weg zum Jupiter sind? Die einfache Antwort heißt „Grundlageforschung“, wir müssen jetzt forschen damit wir irgendwann mal einen Menschen zum Mars schicken können. Hätten Newton oder Kepler damals nicht die Grundlagenforschung für uns betrieben, wäre Neil Armstrong am 21. Juli 1969 nicht auf dem Mond gelandet, wäre heute nicht einmal ein Mensch auf dem Mond gewesen.

Jetzt mit der neuen Technik entdecken wir neue Eigenschaften im Universum, wir entdecken und sehen Vorgänge, die unsere physikalischen Gesetzte über den Haufen werfen und aktuelle Modelle falsch aussehen lassen. Auch wir müssen unseren Teil für die Grundlagenforschung leisten. Das ist die Aufgabe unserer Generation. Leider ist die Lösung nicht so einfach, wie oben im Zitat genannt, die Anzahl der Hinweise mehr als gering.

Sie werfen mehr neue Fragen auf als sie beantworten. Ich habe Interesse an diesen Fragen, weil das „wie sind wir entstanden? „ auf die „wie ist das Universum entstanden?„ beruht. Ich selbst habe von der Inflationstheorie in einer Dokumentation erfahren, welche mit einem sich aufblähenden Ballon, der anschließend platzt, klar, kurz und bündig veranschaulichte, dass die Grundlage des Universums nicht eine einfach Explosion sein kann.

Dieses einfache Experiment weckte die Lust in mir, sich damit zu befassen, dass diese Theorie auf Hintergrundstrahlung und andere schwer zu verstehen Aspekte beruhte, wurde mir erst später klar. Abschließend kann ich nur nochmals ein Zitat anführen, welches aus der Neuzeit stammt und das oben stehende Zitat bestätigt: „Das Universum ist nicht nur seltsamer als wir annehmen, es ist auch seltsamer als wir annehmen können!" (John Haldane, 1927)

  1. Begriffserklärungen

2.1 Zeit

Was ist Zeit eigentlich? Dieser grundlegenden physikalischen Größe müssen wir uns erst mal klar werden, bevor wir tiefer in die Materie gehen. Zeit ist eine Taktart nach der ein bestimmter Prozess oder Vorgang abgeschlossen ist. Deswegen ist es schlau die Zeit in drei Bereiche zu teilen. Die Zukunft, die man einfach als eine unbestimmte Anzahl von Möglichkeiten bezeichnet werden kann.

Die Gegenwart, die Entscheidung für eine Möglichkeit oder auch der noch nicht abgeschlossene Prozess und natürlich die Vergangenheit, der beendete Prozess, das Irreversible, denn man kann es nicht mehr Rückgängig machen. Kurz zusammengefasst ohne Zeit könnten wir nicht wissen was nun Gegenwart, Zukunft oder Vergangenheit ist.

Doch in unserem Universum ist es so, dass wir von einem Zustand niedriger Entropie ( Unordnung ) in einen Zustand von höhere Entropie wechseln.

Um sich diesen Vorgang besser vorstellen zu können, kann man ein Gedankenexperiment machen: Man lässt 100 Blätter fallen, wenn man diese nun wieder übereinander reiht, sind circa 10 Blätter ungeordnet. Würde dieser Vorgang wiederholt werden, würde sich noch mehr Blätter in der falschen Reihenfolge befinden. Einfach weil es viel mehr ungeordnete als geordnete Zustände gibt.

Bei zwei Blättern wäre die Wahrscheinlichkeit eins zu eins. Doch mit der Erhöhung der Blätteranzahl, erhöht sich die Menge der Gegenergebnisse zum Ereignis des geordneten Zustands um ein Vielfaches. Die Anzahl der Teilchen ist so groß und die Zustände so vielfältig, dass uns zum jetzigen Zeitpunkt noch viel Zeit bleibt.


2.2 Phasenübergang

Dem Phasenübergang begegnen wir jeden Tag im täglichen Leben. Einer der bekanntesten Phasenübergänge wird wahrscheinlich der von Wasserdampf zu Wasser und Wasser zu Eis sein. Im Wasserdampf sind die Teilchen (Wassermoleküle) sehr frei beweglich. Es ist viel Raum zwischen den Teilchen oder anderes gesagt, es sind wenige Teilchen in einem großen Volumen. Wenn nun die Temperatur des Wasserdampfs sinkt verlieren die Teilchen Energie in Form von Bewegungsenergie.

Die Folge daraus ist, dass die gleiche Menge Teilchen ein kleineres Volumen benötigt. Irgendwann ist die Temperatur so tief, dass die Bewegungsenergie,die das Wasser besitz, kleiner als die Energie der Wasserstoffbrückenbindung ist. Dies ist die wechselwirkende Anziehung, die Wasser hat ,da ein H2O-Molekül eine positivere und eine negativere geladene Seite haben.

H2O-Moleküle lagern sich so hinter einander in Gruppen/ Clustern an. Nun ist die Bewegungsenergie so niedrig, dass das H2O-Molekül nur um seinen eigenen Punkt schwingt oder sich die H2O-Moleküle als ganzes Cluster bewegen müssen. Energie wird somit in Form von Verdampfungsenergie frei.

Beim nächsten Phasenübergang von Wasser zu Eis ist die Bewegungsenergie noch einmal geringer. H2O-Moleküle schwingen noch langsamer um ihre eigene Achse und die Cluster sind noch größer. Der ganze Eisblock müsste sich jetzt bewegen, damit ein H2O-Molekül seine Position wechseln kann. Die sogenannte Kristallisationswärme wird freigesetzt.

Also kann man pauschal sagen, dass Phasenübergänge immer etwas mit Energiefreisetzung (positiv oder negativ) zu tun haben.

Aber der zweite wichtige Punkt ist, dass Phasenübergänge etwas mit einer Entscheidungsfindung zu tun haben. Denn es stellen sich immer die Fragen: „Wer fängt an?“ und „Welches ist das erste H2O-Molekül, dass sich an ein anderes anlagert?“ Grundlegend sagt man, je gleichmäßiger die Masse am Anfang desto schwerer die Entscheidungsfindung. An diesem Punkt kann man zum Verständnis die Geschichte vom faulen Esel erzählen, welcher sich kein Stück mehr bewegen will als notwendig.

Links und Rechts von ihm sind genau im gleichen Abstand zwei Heuballen. Jetzt stellt sich die Frage: „Links oder Rechts?“ In diesem Moment muss sich der Esel entscheiden und somit die Symmetrie brechen ansonsten würde er verhungern. Gleiches kann man wieder in der Physik des Wassers beobachten, denn dort gibt es die Erscheinung des „unterkühlten Eises“, denn wenn man Wasser ganz langsam und ohne fremd Einwirken abkühlt, kann es bis zu einer Temperatur von T= (-17)° C flüssig sein.

Die Feldstärke jedes Punktes hängt an einem Parameter. Das kennen wir zum Beispiel von der Lautstärke in einem Raum. Jemand spricht und die Lautstärke in dem Raum steigt an, aber sinkt dann wieder auf den Nullpunkt, wenn keiner mehr spricht (harmonischer Oszillator ). Wenn man sich nun das Diagramm anschaut, verändert sich das Potenzial, wenn man zum Beispiel die Temperatur (T) verändern würde.

Die Kurven werden zum Nullpunkt hin immer flacher bis die Temperatur so tief ist, dass tiefere Tiefpunkte entstehen (siehe Abb. 1 lila Graph). Das schlimme daran ist, dass die beiden neuen Nullpunkte beide gleichberechtigt sind. Wenn man das ganze jetzt integrieren würde, hätte man nicht nur eine neuen Nullpunkt sondern unendliche viele, die gleichberechtigt wären und tiefer.

Man spricht im physikalischen dann wegen der Form dieses 3D-Modells auch vom „Mexican Head“ (siehe Anhang Abb. 7), weil er wie ein Sombrero aussieht und hier muss auch wieder diese Symmetrie gebrochen werden.


2.3 Quantenfluktuation

Die Quantenfluktuation ist ein Teil der Quantenmechanik, welche sich mit den Eigenschaften eines Raumes auseinandersetz, der möglichst kalt und leer ist. Quanten sind gleichzusetzen oder verstehen sich als unzählige Sprünge und man hat keine Aussage, was zwischen den Sprüngen ist.

Eine kurze Erklärung dafür wäre zum Beispiel, wenn man eine Wassertonne mit einer Tauchpumpe hat, die einen Schwimmer besitz. Es gibt zwei Zustände: die Pumpe läuft und ich hab Wasser oder nicht. Nun weiß ich, wenn der Schwimmer oben ist, dass die Pumpe solange pumpt, bis das Wasser leer ist. Aber wenn meine Tonne leer oder halbvoll ist, habe ich kein Wasser. Nun kann ich über meine Tonne nur vermuten, dass die Tonne wahrscheinlich leer ist.

Aber es könnte auch daran liegen, dass nur ein Tropfen fehlt und die Pumpe dann funktioniert würde.

In der Natur gibt es ein Mindestmaß für eine Wirkung, wenn das Maß nicht erreicht wird, „wird man vom Universum nicht anerkannt/bemerkt“(Textquelle 1). Dieses Maß nennt man Plancksches-Wirkungs-Quantum. Unterhalb dieses Wertes können wir nichts bestimmen oder, anderes gesagt, unter diesem Wert ist alles unbestimmt. Unter diesem Wert haben wir völlig freie Gestaltungsmöglichkeiten, können beliebig viel Energie fordern, wenn wir sie in einer sehr kurzen Zeit wieder zurückgeben.

Eine Veranschaulichung dafür wäre ein Kredit bei einer Bank ohne Zinsen. Ich gehe zur Bank und sie sagt: „Ja, du darfst 13 Mio. Euro leihen, aber nur, wenn du sie mir in 20 Sekunden wieder zurückzahlst.“ Natürlich kann man in unsere Welt damit nichts anfangen, aber in der Welt der Physik schon. Wir wissen, dass E=mc2 ist und so können wir aus der Energie Materie machen und irgendetwas „bauen“.

Dies ist ein chemischer Vorgang, der das tägliche Brot für die Menschen ist. Würde man aber ein Kilogramm Materie (Elektronen) mit der gleichen Menge Antimaterie (Positronen) zerstrahlen, wäre die Energie. Dies erscheint auf den ersten Blick komisch, doch dieser Effekt, und damit das Minimum, wurde schon 1948 als Casimir-Effekt bekannt (entdeckt von Hendrik Casimir, welcher von 1909 bis 2000 lebte) und später dann auch experimental durchgeführt.

Der Versuchsaufbau ist relativ einfach: Man hat zwei elektrisch leitendende Platten parallel voneinander in einem Vakuum aufgebaut. In diesem luftleeren Raum wird der Nullpunkt der Quantenfluktuation immer an der Platte sein. Da es natürlich verschiedene Wellenlänge (Lambda λ ) gibt und die Platten einen bestimmten Abstand (d) haben, gibt es außerhalb mehr Möglichkeiten für die Wellen als innen.

Dies wird als Möglichkeitsdruck bezeichnet. Die Folge ist, dass die Platten sich aufeinander zubewegen (Außendruck > Innendruck). Für eine Vorstellung, wie groß diese Kraft ist, kann man sich vorstellen, man hat Platten so groß und schwer wie zwei Hände mit einem Abstand von d=0,001cm. Dann wäre der Möglichkeitsdruck vergleichbar mit dem Gewicht eines Wassertropfens auf einer der Handflächen.

Dies ist allerdings nur ein Beweis für die Quantenfluktuation, aber nicht für das expandierende Universum.

Es ist wichtig sich diesen Fakt vor Augen zu führen: Druck hat Gewicht. Wenn man zwei Metallfedern mit gleicher Masse und Abmessung hat, diese dann beide auf eine Balkenwaage legt, nur die eine im zusammengedrückten Zustand, dann wird sich die Seite mit der zusammengedrückten Feder näher am Boden befinden als die nichtzusammen gedrückte.


2.4 „Nichts“

Was ist „Nichts“? Das ist immer wieder eine schwere Frage, doch in der Physik hat man das „Nichts“ klar definiert und ihm Eigenschaften zugeordnet. Wenn man sich jetzt zum Beispiel einen Raum vorstellt. Dort werden nun alle Personen und Gegenstände herausgenommen, alle Luftmoleküle und andere Teilchen herausgezogen, sodass wir ein 100%iges Vakuum erhalten. Nun müssen wir nur noch die Wände auf T=0K herunterkühlen, damit wir auch keine Strahlung mehr im Raum haben und schon haben wir einen Raum voll „Nichts“.

Wenn wir uns jetzt vorstellen wir haben „Nichts“ in einem Kolben, und ziehen den Stempel des Kolbens weiter heraus, verdoppelt sich somit das Volumen. Nun ist der Raum für die Quantenfluktuation doppelt so groß, aber wir haben auch doppelt so viel Quantenfluktuation. Mathematisch ist das auch korrekt, denn der Wert Zwei multipliziert mit Null ergibt Null.

Weiterhin nehmen wir jetzt aber an, dass die Quantenfluktuationen um einen höheren Punkt schwanken (Sombrero). Die Folge daraus wäre, dass wir uns in einem falschen Zustand befinden würden. Wenn wir das wieder auf unseren Kolben beziehen würden, wo mit der Verdopplung des Volumens sich auch die Quantenfluktuationen verdoppelt haben, würde das zur Folge haben, dass sich die Energie (E) in dem Volumen auch verdoppelt hat.

Das bedeutet, dass die Kraft dem „Nichts“ entgegenwirkt (Kraft mit negativen Vorzeichen). Dies lässt sich auch wieder mathematisch herleiten, denn die Kraft pro Fläche entspricht der Energie pro Volumen (G/A in N/m2 = E/V Nm/m3). Somit kann man sagen, dass der Druck der Energiedichte entspricht, d.h. wir haben eine gravitativ abstoßende Kraft.


    1. Zusammenfassung – Urknall

      1. Allgemein

Um die Frage vorwegzunehmen, was vor dem Urknall war, sage ich es gleich am Anfang: es gab „Nichts“. Aber wir wissen ja, wie gerade beschrieben, dass es dort trotzdem noch Quantenfluktuationen gibt, d.h. es ist immer wieder etwas entstanden und dann wieder zerstrahlt. Es gab einfach keine Zeit, eine Ewigkeit hatte diese Quantenfluktuationen zur Verfügung.

Es müsste jetzt aus einer Quantenfluktuation etwas entstehen, das einen Phasenübergang vollzieht und dabei mehr Energie freisetzt als es zu seiner Entstehung benötigt hat. Dies könnte zum Beispiel ein Feld sein, denn es braucht wenig Energie um zu entstehen. Wenn es jetzt zu einem Phasenübergang kommt, ist der alte Nullpunkt nicht mehr der tiefste Tiefpunkt. Es gibt wieder zwei oder mehrere gleichberechtigte Zustände.

Wir befinden uns in einem „falschem Vakuum“ und nun muss wieder die Symmetrie gebrochen werden und mit dieser ersten Entscheidung (Wahl einer Möglichkeit) beginnt die Welt und die Zeit. Die Quantenfluktuation schwankt jetzt nicht mehr um den Nullpunkt, sondern um einen alten Nullpunkt, der einfach nur ein Punkt auf dem Graph ist. Dieser ist zwar nicht hoch, aber auch nicht Null.

Daraus resultiert ein negativer Druck, der um Null schwankt und das ist unsere antigravitative Kraft. Sobald aber diese Teilchen den neuen Nullpunkt erreicht haben, also Energie abgegeben haben, stoppt die Expansion erst einmal. Nun haben wir Zeit, viel Energie und Raum. Die Energie wird in „Wert“ angelegt in Form von Materie. Wie bei einer Hyperinflation, deswegen wird dieser Teil des Urknalls auch kosmische Inflation genannt.

Der Urknall, nach dem wir uns jetzt die wichtigsten Größen definiert und verstanden haben, müssen wir zusammenfassen, was wir brauchen. Damit das Universum wie wir es kennen geben kann, braucht es eine Kraft die antigravitativ ist und sich trotz der Expansion nicht abschwächt im Gegenteil sich vielleicht sogar noch vergrößert.


      1. Infinit Monkey Theorem

Jetzt könnte man behaupten, dass dies ziemlich komische und spezielle Fälle wären, die zu unserem heutigen Universum geführt haben. Doch unterstützt wird dieser Vorgang/Zufall von dem Infinit Monkey Theorem. Infinit Monkey Theorem kommt aus dem Englischen und heißt so viel wie „unendlicher Affen Lehrsatz“. Das Theorem beschreibt den Umstand, dass ein oder mehrere Affen wahllos auf eine Schreibmaschine tippen.

Meistens kommt da nur „Müll“ heraus, also zumindest keine Buchstabenkombination, die Sinn ergibt. Doch irgendwann wird der Affe das Wort „Urknall“ schreiben (und später vielleicht auch den Faust von Goethe lesen.) Der Affe braucht nur genug Zeit und solange die Wahrscheinlichkeit des Ereignises nicht Null ist, kann es, aus physikalischer Sicht, passieren; es dauert nur ewig.


      1. „Wieso gibt es überhaupt etwas?“

Jetzt stellt sich die in dem Abschnitt Quantenfluktuation entstandene Frage: Wenn Materie und Antimaterie zu 100% zerstrahlten, dürfte es in unserem Universum theoretisch nur Energie und Photonen geben? Doch die Realität sieht anderes aus: Es gibt relativ viel Materie. Dies ist die Folge des sogenannten „Schmutzeffekts“.

Um sich die Größenordnung vorstellen zu können, könnte man es mit der Menschheit auf der Erde vergleichen. Es ist so als würde jeder Mensch auf der Erde (circa 7,3 Mrd.) einen Partner finden, bis auf einen Einzigigen, der alleine bleibt. Und diese Zahlen gleichen dem Verhältnis zwischen Teilchen und Photonen sehr. Sie stehen in einem Verhältnis von 610-10 zu 1, d.h. wir haben sehr viele Zerstrahlungen und nur wenig Materie.

Leider weiß man noch nicht, wieso gerade dieses Verhältnis entstanden ist. Aber diese Erkenntnis untermauert die Urknall Theorie.


      1. Proton fängt Elektron

Wir befinden uns jetzt immer noch in einer sehr jungen Zeit des Universums. Den Raum, den das Universum einnimmt, ist noch relativ klein. Die Folge ist, dass sich sehr viel Materie/Energie in einem kleinen Volumen befindet. Diese Masse ist so Dicht, dass Elektronen und Protonen sich frei bewegen und man nicht hindurch sehen kann. Alle Photonen werden von dieser Masse schon nach einer sehr kleinen Strecke gestoppt.

Wie wir im Diagramm (der Planckverteilung ) sehen können (Abb.2), befindet sich der Peak ( Hochpunkt ) bei der mittleren Temperatur; nur wenige Ausläufer haben mehr Energie. Doch diese kleine Menge von Photonen verhindert, dass sich Atome bilden, also muss noch mehr Zeit vergehen (Abkühlen) bis sich Atome bilden können. Die Erklärung dafür ist, dass Photonen lieber mit Elektronen als mit Protonen reagieren.

Im ersten Moment wirkt das natürlich seltsam, denn beide besitzen eine Ladung, aber das Proton ist so viel größer als das Elektron. Dadurch müsste es eigentlich einfacher sein das Proton zu treffen und zu beeinflussen. Dies ist aber nicht der Fall, weil es nicht auf die Fläche oder die Größe des Teilchens ankommt. Durch die geringe Masse des Elektrons wird es auch beeinflusst, wenn das Photon nur vorbeistreift.

Diese Wechselwirkung besteht daraus, dass das Photon ein bisschen am Feld des Elektrons „zupft“. Das Elektron (e-) ist jetzt in Unruhe versetz und befindet sich in einem „angeregten Zustand“. Mit einem Proton wäre diese Reaktion fast nicht möglich, denn es braucht viel mehr Energie um diese große Masse in Unruhe zu versetzen. Wenn sich jetzt das e- im „angeregten Zustand“ befindet, ist es für das Proton viel leichter, das Elektron um eine konstante Umlaufbahn um sich selbst zu bringen.


      1. Hintergrundstrahlung

Die Hintergrundstrahlung ist die größte Quelle an Informationen über den Urknall und der Entstehung des Universums, da es zu einem relativ frühen Zeitpunkt entstanden ist. Aus ihr kann man zum Beispiel Strukturbildung, Zusammensetzung, Alter, Dichteschwankungen und die Entstehung erster Sterne ableiten. Die Hintergrundstrahlung ist ein Bild von Photonen. Die Durchschnittstemperatur beträgt im Universum T=2,755K (fern ab von den Sternen) und wie man auf dem nebenstehenden Bild erkennen kann, ist die Temperaturschwankung im ganzen Universum kleiner als ΔT<0,6 K (Abb.3).

Klar zu sehen in dem Kontrast rot, welcher für T= (+0,27K) steht, zu blau, welcher für T= (+0,27K) steht. Diese geringe Schwankung lässt schlussfolgern, dass das Universum zu beginn sehr homogen war. Diese Beobachtungen lassen sich als erste Verdichtungen übersetzen, die später zu Verklumpungen führen, aus denen sich dann eine Struktur bildet und erste Sterne sich herauskristallisieren.

Die Begründung dafür ist, dass wenn Photonen von dichteren Orten entweichen, wollen sie Energie in Form von Wärme/Geschwindigkeit abgeben, was durch den Effekt der Massenanziehung/ Gravitation hervorgerufen wird. Doch über die Zeit erleidet dieses Bild eine Rotverschiebung. „Wenn [ .] charakteristische Verteilungen der Spektrallinien zu längeren Wellenlängen hin verschoben ist [ .] spricht man von Rotverschiebung“ (Textqulle2)

Aus der Hintergrundstrahlung kann man auch die Krümmung des Universums herauslesen. Die Krümmung ist sozusagen eine Peilung mit Dreiecken von dem heutigen Bild des Universums zu einem früheren Bild (siehe Abb. 4). Wir wissen von Dreiecken, dass die Innenwinkelsumme (Beta) 180° sein muss, je nach dem ob sich Abweichungen ergeben, positiv oder negativ, oder gleich Null.

Ergeben sich drei Bildmodelle, die gekrümmt, flach oder sattelförmig sind. Aus der Untersuchung hat sich ergeben, dass wir in einem flachen Universum leben, welches die Inflationstheorie bestätigt. Denn wir haben am Anfang einen homogenen Zustand, der mit der Zeit in einen Zustand der höheren Entropie wechselt. Wenn das Universum schon mit einer hohen Entropie starten würde, wäre das Ende der Zeit schnell erreicht, da die maximale Entropie bald erreicht ist.

Während der Expansion der Inflation wurden circa 1080 Elementarteilchen homogen im Raum verteilt. Somit ist die Zeit „Buchhalter der Veränderung“(Textquelle 1) und dank der hohen Anzahl an Elementarteilchen bleibt uns auch noch viel Zeit.



In der Urknall Theorie gab es am Anfang keinen wirklichen Knall und es gab auch keine Explosion. Er ist nur eine Hypothese, aber es gibt sehr viele Beweise dafür durch die Hintergrundstrahlung. Zum Beispiel gibt es Sterne im Universum, die mehr als 46 Mrd Lichtjahre voneinander entfernt sind, obwohl das Universum erst 13,82Mrd. Lichtjahre alt ist. Nach unserem Wissen kann sich nichts schneller als Licht bewegen und auch die Temperatur zweier Punkte, die so weit voneinander entfernt trotzdem so gleich sind, lässt darauf schließen, dass sie in einem kausalen Zusammenhang standen.

Von dieser anfänglichen Expansion sind auch noch viele Photonen übrige geblieben. Man kann durchschnittlich 411 Photon in einem Volumen von V=1cm3 finden. Diese Photonen sind allerdings der Hintergrundstrahlung rotverschoben.


  1. Inflationstheorie

Die kosmische Inflation war eine Phase der Expansion direkt nach dem Urknall. Und eine wichtige Theorie um die Urknalltheorie zu vervollständigen. Die Theorie wurde erstmals 1981 von Alan H. Guth vorgeschlagen. Heute in unserer Zeit gibt es dank dem technischen Fortschritt immer mehr Beweise, die diese Theorie bestätigen. Der Expansionsfaktor zu diesem Zeitpunkt ist circa 1026, welcher eine riesige Zahl darstellt.


| | | | |
Tausche dein Hausarbeiten

G 2 - Cached Page: Thursday 28th of March 2024 10:59:54 PM