Ein Universum aus Nichts Buchzusammenfassung - das Wichtigste aus Ein Universum aus Nichts

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Zusammenfassung von Ein Universum aus Nichts

Name: Ein Universum aus Nichts
Rating: 4.5 (201 reviews)
Author: Lawrence M. Krauss

Lawrence M. Krauss

... und warum da trotzdem etwas ist

4.5 (201 Bewertungen)

20 Min.

Kurz zusammengefasst

Ein Universum aus Nichts ist ein Buch von Lawrence M. Krauss, das sich mit der Entstehung des Universums beschäftigt. Krauss erklärt auf verständliche Weise die Konzepte von Quantenmechanik und kosmologischer Inflation und zeigt, wie aus "Nichts" etwas entstehen kann.

Themen

Das Weltall Allgemeinwissen

Inhaltsübersicht

Ein Universum aus Nichts
in 9 Kernaussagen verstehen

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Kernaussage 1 von 9

Was drin ist für dich: Eine Forschungsreise zum Anfang des Universums.

Wie kann alles, was ist, aus dem Nichts entstehen? Um das herauszufinden, begleitet der Kosmologe Lawrence M. Krauss berühmte Physiker und Astronomen zu dem Moment vor rund vierzehn Milliarden Jahren, als das Universum in einem Punkt konzentriert war – und mit einem Mal Materie, Raum und Zeit daraus hervorgingen. Wir vermitteln dir, was danach geschah und wie sich das Weltall zur heute beobachtbaren Form ausdehnte.

Du bekommst dabei einen Einblick in die Arbeitsweise von Wissenschaftlern: Du erfährst, wie sie Theorien aufstellen, Beweise suchen, Irrtümer verwerfen und auf der Basis vorhandenen Wissens Vorhersagen für die Zukunft treffen. Was Kosmologen sagen, mag fantastisch klingen – doch dahinter steckt eine strenge Methode.

Außerdem wirst du herausfinden,

welch epochale Meisterleistung Einsteins Relativitätstheorie ist,
dass sich Dunkle Energie und Dunkle Materie nachweisen lassen, obwohl sie unsichtbar sind, und
wie Menschen in sehr ferner Zukunft auf unser Universum blicken werden.

Einstein vereinigte in seiner Relativitätstheorie Raum und Zeit zur Raumzeit und zeigte, dass Masse sie krümmen kann.

Jahrhundertelang hielt man Newtons Gravitationstheorie für ausreichend, um die Bewegung von Materie im Universum zu erklären. Doch Anfang des 20. Jahrhunderts veröffentlichte der Physiker Albert Einstein seine Relativitätstheorie, um eine Erklärung für das bis dahin rätselhafte Gravitationsverhalten sehr großer und sehr weit entfernter Objekte zu liefern. Einsteins Theorie, die sich aus der speziellen Relativitätstheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie zusammensetzt, revolutionierte die Physik. Denn sie erlaubte Kosmologen, unser Universum auf eine völlig neue Art und Weise zu erforschen und zu begreifen.

Die spezielle Relativitätstheorie umfasst Einsteins Theorie über die Struktur der Raumzeit. Ihr zufolge sind Raum und Zeit keine separaten Entitäten, sondern so aufeinander bezogen, dass die Geschwindigkeit, mit der Zeit vergeht, von der Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers abhängt. Die Theorie besagt auch, dass sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

Die Relativitätstheorie verweist zudem auf die Austauschbarkeit von Materie und Energie. Materie kann sich in Energie verwandeln und umgekehrt. Die berühmte Gleichung E = mc² beschreibt dieses Naturgesetz.

Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beinhaltet die Gravitationstheorie, der zufolge Massen die Raumzeit verformen. Wie eine Murmel, die auf einer dünnen Gummimatte eine Delle verursacht, krümmt auch ein schwerer Körper die Raumzeit. Je massiver der Körper ist, umso stärker dellt sich die Gummimatte bzw. die Raumzeit ein und umso mehr werden umliegende Körper in die entstandene Kuhle gezogen.

Die Krümmung der Raumzeit wird durch ein Phänomen bestätigt, das Wissenschaftler Gravitationslinseneffekt nennen: Wenn Licht in die Nähe eines massiven Körpers gerät, zum Beispiel eines Schwarzen Lochs, dann kann die durch den Körper verursachte Raumzeit-„Kuhle“ es ablenken. Astronomen nutzen diesen Effekt, um Sterne und Galaxien zu untersuchen, die hinter massiven Körpern liegen.

Das Universum dehnt sich aus, und zwar mit zunehmender Geschwindigkeit.

Bis vor Kurzem ging man davon aus, das Universum sei statisch und ewig und unsere Galaxie befinde sich in seinem Zentrum. Diese Sichtweise veränderte sich, als der Physiker George Lemaître nachwies, dass Einsteins Relativitätstheorie ein nicht statisches Universum vorhersagt, und zwar eines, das sich beständig ausdehnt. Diese Vorstellung erschien als so ungeheuerlich, dass selbst Einstein sie ablehnte und sagte: „Ihre Mathematik ist korrekt, doch ihre Physik ist abscheulich.“ Spätere empirische Untersuchungen bestätigten jedoch Lemaîtres Theorie.

Den Beweis lieferte Vesto Slipher, ein US-amerikanischer Astronom. Er beobachtete ungewöhnlich helle Sterne in entfernten Galaxien oder, präziser formuliert, die Farbe des Lichts, das sie ausstrahlen.

Das Universum entstand vor rund vierzehn Milliarden Jahren an einem einzigen heißen Punkt.

Die Entdeckung, dass das Universum nicht statisch ist, sondern expandiert, führt zu einem weiteren Schluss: Es ist an einem einzigen Punkt und in einem einzigen Moment entstanden: beim Urknall. Wissenschaftliche Beweise, die eine Vorhersage und eine empirische Beobachtung zur Übereinstimmung bringen, stützen die Urknall-Theorie.

Eine Beweisquelle liefert die Bewegung der Galaxien. Wenn wir ihre Wege und Bewegungsgeschwindigkeiten verfolgen, stellen wir fest, dass sich alle in einer vergangenen Phase überlappten. Das heißt, sie befanden sich zu derselben Zeit an demselben Ort: Vor etwa 13,72 Milliarden Jahren war das ganze Universum in einem einzigen Punkt konzentriert.

Das Universum ist flach und seine Ausdehnung wird sich allmählich verlangsamen.

Das Universum expandiert, doch gleichzeitig zieht es sich durch den Einfluss der Gravitation wieder zusammen. Daraus resultiert eine Frage, die Kosmologen beschäftigt: Wird die Schwerkraft langfristig stark genug sein, um der Expansion entgegenzuwirken? Die Antwort auf diese Frage entscheidet über die Form und das Schicksal des Universums.

Sollte die Schwerkraft stärker sein, würde sie einen „Big Crunch“ herbeiführen, einen „großen Zusammenbruch“ des Universums – und somit die Umkehrung des Urknalls. Das hätte ein sogenanntes „geschlossenes Universum“ zur Folge. Würde sich die Ausdehnungskraft als stärker herausstellen, entstünde ein „offenes“ Universum, das sich auf ewig weiter ausdehnt. Wenn sich aber beide Kräfte ausgleichen, wird sich die Expansion allmählich verlangsamen, ohne dass sie jemals zum Stillstand kommt. Das Universum ist dann „flach“.

Der leere Raum ist nicht leer – er wird von Dunkler Energie und Dunkler Materie beherrscht.

Lange Zeit glaubten Kosmologen, das Universum bestehe vor allem aus sichtbarer Materie wie Sternen und Planeten. Jüngste wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen jedoch, dass ein Großteil der Materie im Universum unsichtbar ist und im leeren Raum existiert – im „Nichts“. Physiker bezeichnen dieses Phänomen als Dunkle Materie.

Ferner fanden Wissenschaftler heraus, dass der leere Raum neben dieser unsichtbaren Materie auch unsichtbare Dunkle Energie birgt. Diese Entdeckung folgte aus der Beobachtung, dass die Expansion des Universums zunimmt und es folglich etwas geben muss, was diese Zunahme vorantreibt. Die einzig logische Erklärung war, dass der leere Raum von einer Art Energie erfüllt sein muss und diese als treibende Kraft agiert. Die Ursprünge der Dunklen Energie bleiben jedoch weiterhin ein Rätsel.

Selbst vermeintlich leerer Raum ist voller sich spontan bildender virtueller Teilchen, die sich annihilieren.

Nichts ist nicht mehr wirklich nichts. Die Teilchenphysik hat gezeigt, dass alles, was wir als leeren Raum wahrnehmen, im extrem kleinen subatomaren Bereich in Wirklichkeit ein brodelnder Brei aus virtuellen Teilchen ist: Teilchen, die unentwegt entstehen und vergehen, und zwar schneller, als man es messen kann. Warum sind virtuelle Teilchen so schwer zu fassen? Der Grund dafür sind die Antiteilchen.

1928 bereitete der Physiker Paul Dirac einer neuen Theorie den Weg. Er sagte darin die Existenz eines neuen Teilchens voraus, das identisch mit den Elektronen ist, aber die entgegengesetzte elektrische Ladung besitzt. Zwei Jahre später fanden Forscher bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung den Beweis für die Existenz solcher Teilchen und tauften sie „Positronen“. Wir bezeichnen das Positron nun als Antiteilchen zum Elektron und wissen, dass nahezu jedes Elementarteilchen in der Natur ein entsprechendes Antiteilchen besitzt: Es gibt Protonen und Antiprotonen, Neutronen und Antineutronen etc.

Das Universum begann wahrscheinlich als unendlich kleiner Bereich leeren Raums, der sich rasant ausdehnte.

Kosmologen glauben heute, dass das Universum durch eine kosmische Inflation entstand: eine Periode enormen Zuwachses, der sich in den Sekunden nach dem Urknall ereignete. Der genaue Grund für diese Inflation ist noch nicht bekannt. Im Wesentlichen handelte es sich dabei um einen kleinen Bereich leeren Raums, der sich exponentiell ausdehnte und bald groß genug war, um heute unser gesamtes Universum zu umfassen.

Während sich das Universum ausdehnte, wuchs auch der leere Raum. Das bedeutet, dass auch die in dem leeren Raum enthaltene Dunkle Energie anstieg. Als die Inflation zum Stillstand kam, verwandelte sich ein Teil dieser Energie in Materie, gemäß der von Einstein postulierten Austauschbarkeit von Energie und Masse: E = mc².

In einer fernen Zukunft wird sich das Universum so weit ausgedehnt haben, dass die Menschen nichts außer ihrer eigenen Galaxie sehen können.

Wenn Kosmologen über den Ursprung und das Schicksal des Universums nachdenken, formulieren sie ihre Theorien in Bezug auf die Sterne und Galaxien, die sie sehen können – das beobachtbare Universum. Doch tatsächlich gibt es unzählige andere Universen, die sich der Beobachtung entziehen, weil uns das von ihnen ausgehende Licht noch nicht erreicht hat und auch niemals erreichen wird.

Sogar die Galaxien, die heute unserer Beobachtung zugänglich sind, werden aufgrund der Expansion des Universums nicht immer sichtbar bleiben. Um dir diese Expansion vor Augen zu führen, stell dir vor, die Galaxien wären Punkte auf der Oberfläche eines Luftballons, der gerade aufgeblasen wird! Die Dunkle Energie ist die Luft im Ballon, die alles weiter auseinandertreibt.

Zusammenfassung

Die Kernaussage dieser Blinks ist:

Nach allem, was wir heute wissen, können wir den Ursprung unseres Universums als ein kosmisches Ereignis bestimmen: Es ist aus einer Quantenfluktuation im leeren Raum – aus dem „Nichts“ – hervorgegangen. Dies lässt sich nachweisen: Forscher können berechnen, dass ein Universum entstehen und sich so sehr ausdehnen kann, dass es vierzehn Milliarden Jahre später ziemlich genau wie unseres aussieht – flach, expandierend sowie beherrscht von Dunkler Materie und Dunkler Energie.

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Worum geht es in Ein Universum aus Nichts?

Wie konnte das Universum plötzlich aus dem Nichts entstehen? Und gibt es für dieses Ereignis einen Nachweis? Die Antwort liefert uns Lawrence M. Krauss, der dafür die neuesten wissenschaftlichen Beobachtungen und Theorien zurate zieht. Der Autor hält die Forschungsergebnisse nicht nur für plausibel, sondern er ist der Ansicht: Es muss so abgelaufen sein. Krauss lässt uns nachvollziehen, wie das Universum entstanden ist und wie es sich entwickelt hat. Er bietet außerdem einen Ausblick darauf, wie es endgültig vergehen könnte.

Wer Ein Universum aus Nichts lesen sollte

Alle, die wissen möchten, wie das Universum entstanden ist, warum es so und nicht anders beschaffen ist und was in Zukunft mit ihm geschehen wird
Jeder, der sich für Astronomie interessiert und erfahren möchte, welche Entdeckungen den Kosmologen im vergangenen Jahrhundert geglückt sind

Über den Autor

Lawrence M. Krauss ist ein Kosmologe und theoretischer Physiker, der zahlreiche populärwissenschaftliche Bestseller veröffentlicht hat. Bekannt wurde er durch seine Anstrengungen, vielen Menschen ein Verständnis von Wissenschaft nahezubringen, und durch seinen Beitrag zur Kosmologie, die er vor allem mit seinen Vorstellungen von Dunkler Materie und Dunkler Energie bereichert hat.

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Wissenschaft

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