Der Urknall oder die Sache mit dem „Nichts“.
Gleich vorweg, ich will diese Theorie nicht anzweifeln, aber versuchen, sie verständlicher zu beschreiben. Der Urknall, auch Big Bang genannt, geschah vor rund 13,8 Milliarden Jahren. Das ist ein unvorstellbar großer Zeitraum. Umsonst beschränkt sich Hollywood nicht auf Ich weiß, was du letzten Sommer getan hast.
Zu diesem Zeitpunkt gab es eine Singularität, also einen unendlich kleinen Punkt, in dem unendlich viel Energie unendlich komprimiert wird und der sich plötzlich ausdehnt. Ok, Mathematiker jubeln an dieser Stelle. Und vor der Singularität gab es nichts.
Viele kennen eine Singularität aus dem Film Star Trek aus der gleichnamigen Filmreihe aus dem Jahr 2009, wo der Bösewicht Nero den Planeten Vulkan mittels roter Materie zerstört. Moment, der Planet macht den Anschein, als würde er implodieren und sich nicht ausdehnen. Yep, da alle Begriffe irgendwie gleich verwendet werden, ist es eben so schwer, solche Dinge zu verstehen. Wir nehmen aus der Filmszene mit: Das Ding ist verdammt groß und hat verdammt viel Kraft.
Wir haben aus der Schule – sofern wir einmal dort waren – folgendes zumindest einmal mit einem Ohr gehört: Wenn etwas unendlich ist, hat es keine fixe Größe (nicht einmal das Budgetloch der ÖVP, selbst das wächst unaufhörlich). Also wenn etwas unendlich ist, wird es mehr. Das war die Sache mit den periodischen Nachkommastellen.
Wir haben auch einmal gehört, dass, wenn sich ein Körper nicht bewegt, die Bewegungsenergie gespeichert bleibt und sich dieser Körper nicht ohne äußeren Einfluss bewegt. Und wir haben auch einmal was von diesen ominösen Hauptsätzen der Thermodynamik gehört. An dieser Stelle interessiert uns der 1. Hauptsatz, auch bekannt als Energieerhaltungsgesetz. Das besagt: Energie kann weder erzeugt noch zerstört werden, aber sie kann in einen anderen Zustand überführt werden.
Also, wenn ich unendlich viel Energie unendlich komprimieren möchte, müsste ich unendlich viel Energie dafür zuführen. Da ich aber Energie nicht erschaffen kann, muss diese Energie schon dagewesen sein, um sie zuzuführen (das war dann wohl nichts mit dem Nichts). Wenn ich nun argumentiere, die unendliche Kompression von unendlich viel Energie würde einen ausgewogenen Zustand, also Netto 0 bedeuten, haben wir noch ein Problem: Dann würde sich die Singularität nicht ohne Zutun eines Einflusses von außen ausdehnen.
Wenn wir die Naturgesetze, wie wir sie kennen und gelernt haben, als wahr betrachten, können wir das sehr vereinfachen auf: Eine unvorstellbar große Menge Energie hat sich mit für uns unvorstellbarer Geschwindigkeit ausgedehnt und Raum und Zeit erschaffen.
Gut, an der Stelle machen wir das was Mathematiker gerne machen, die Probe (wer denkt jetzt noch an Gleichungen).
In der Mathematik ist ein Punkt etwas eindimensionales. Der, wenn man den Punkt in ein Koordinatensystem einzeichnen würde x und y Koordinaten hat. Aber es ist immer noch ein Punkt. Verbindet man 2 Punkte erhält man eine Linie (nein, nicht alle Linien müssen gerade sein). Verbinden wir 4 Punkt (es ginge auch mit 3 aber 4 ist leichter vorstellbar) erhalten wir eine Fläche. Nun sind wir bei 2 Dimensionen die aber immer noch keinen Raum einnehmen dessen Größe (Farbe oder Tinte ist auch nicht Nichts) von Bedeutung wäre. Erst wenn wir die dritte Dimension also z hinzufügen haben wir etwas das Raum einnimmt. In unserem Fall eben das Universum.
Wir kennen aus dem Straßenverkehr section control Abschnitte. Diese haben einen Beginn, ein Ende, eine bekannte Gesamtlänge und eine vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit. Aus der Gesamtlänge und der dafür benötigten Zeit kann man die Geschwindigkeit berechnen. Man kann die Fahrtrichtung und die Gesamtlänge auch als Vektor mit Betrag angeben.
Das bedeutet, eine Singularität ist mathematisch berechenbar deckt sich aber weder mit unseren Naturgesetzen noch unseren Lebenserfahrungen, die auf Zeit und heutzutage zurückgelegten Schritten basiert.
Gehen wir noch einmal zum obigen Film und Vulkan zurück. Wer im Film aufgepasst hat wird merken, dass sich dieser selbst (zumindest in der Deutschen Version) widerspricht. Bei der Zerstörung von Vulkan ist plötzlich die Rede von einem schwarzen Loch im Inneren des Planeten. Auch später wird das Raumschiff von Nero in ein künstlich erzeugtes schwarzes Loch gezogen. Gut, das soll uns nicht weiter beschäftigen hilft uns aber bei einem weiteren interessanten Gedanken.
Die Physik geht davon aus, dass sich das Universum ausdehnt so lange genug Energie und Masse vorhanden ist. Wir wissen, dass alles (auch Licht) was dem Ereignishorizont eines schwarzen Loches zu nahe kommt von ihm gewissermaßen verschlungen wird. Da diese Energie nicht vernichtet werden kann, steht sie dem Universum irgendwann (nach dem verdampfen des schwarzen Loches) für eine weitere Expansion zur Verfügung. Genauso wie Supernoveas, Gammablitze usw. Ob ein gewisser Politiker einst schwarze Löcher mit Bremser meinte.
Es gibt nun unterschiedliche Theorien wie Big Bounce, Big Freeze, Big Crunch oder Big Rip zur Zukunft unseres Universums.
Wenn man diese Theorien durch denken will, sollte man beachten.
Materie ist alles was wir angreifen können. Antimaterie ist das was wir nicht angreifen können, es existiert (und lässt sich mit einem Teilchenbeschleuniger herstellen) hat aber die umgekehrte Ladung von Materie.
Masse und Energie entspricht Gravitation (Anziehung), dunkle Energie der anti Gravitation (Abstoßung).
Dunkle Materie ist noch viel unvorstellbarer da sie in den Bereich der Quantenphysik fällt und noch nicht gut erforscht ist.
Gravitation ist die Anziehungskraft die ein Körper (in unserem Fall die Erde) auf andere Körper (Menschen, den Mond) ausübt.
Die Masse eines Körpers ist überall (auf der Erde, auf dem Mond) gleich. Das Gewicht ist nicht die Masse sondern die Kraft mit der man vom jeweiligen Objekt angezogen wird. Es gibt von der NASA das Video der Mondlandung wo dies sehr anschaulich demonstriert wird. Kurz gesagt, bei gleicher Masse bräuchte man am Mond durch die geringere Anziehungskraft weniger Energie, um sich fort zu bewegen.
Das Stoffgewicht in Mol. 1 kg Blei hat die gleiche Masse wie 1 kg Federn. Der Unterschied ist, Blei hat eine andere Dichte als Federn. Federn nehmen ein anderes Volumen ein als Blei. Das Ergebnis, wirft man Blei ins Wasser sinkt es, Federn hingegen schwimmen.