wie sich Raum ausdehnen kann, sondern nur wie sich Dinge im Raum bewegen können, steht eine überlichtschnelle Relativgeschwindigkeit hervorgerufen durch Raumausdehnung nicht im Widerspruch zur Aussage »Nichts fliegt im Raum schneller als das Licht!«.
WAS WIR SEHEN KÖNNEN UND WAS NICHT
Es muss also tatsächlich weit entfernte Galaxien geben, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns weg bewegen. Aber eines ist klar, das Licht, das solche Galaxien in unsere Richtung aussenden, kommt nie bei uns an. Denn das Licht muss, salopp gesprochen, gegen eine größere Geschwindigkeit anfliegen, als es selbst fliegt. Das ist wie ein Schwimmer in einem Fluss, der schneller fließt, als der Schwimmer gegen den Strom anschwimmt. Das wiederum ist der Grund dafür, warum wir solche Galaxien nicht beobachten können, sondern nur theoretisch von ihnen wissen, und warum wir nur die naheliegenden Galaxien sehen können, die sich nur mit Unter-Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen.
Und noch etwas: Das Licht einer Galaxie, das gegen den Strom der Ausdehnung »anschwimmt«, verliert dabei Energie, und es kommt zur sogenannten Rotverschiebung. Bläuliches Licht wird rötlicher. Die Stärke der Verschiebung hängt von der Relativgeschwindigkeit ab. Licht, das von einer Galaxie kommt, die fast Lichtgeschwindigkeit fliegt, ist so weit rotverschoben, dass wir es als Mikrowellenstrahlung sehen. Das Licht einer Galaxie mit exakt Lichtgeschwindigkeit hätte eine unendlich große Wellenlänge, hätte also null Energie und wäre allein deswegen im Prinzip gar nicht mehr existent.
RAFFINIERT IST DER HERRGOTT
Wie man sieht, ist die Natur ziemlich trickreich. Aber alles passt dann doch sinnvoll zusammen, wenn man es genauer analysiert. Oder, wie Einstein es einmal selbst ausdrückte: »Raffiniert ist der Herrgott, aber boshaft ist er nicht!«
2:0 FÜR EINSTEIN – GRAVITATIONSWELLEN BEWEISEN RELATIVITÄTSTHEORIE
Wissenschaftler haben den heiligen Gral der Raum-Zeit-Forschung im Universum entdeckt. Was ssGravitationswellen so wichtig macht – und was ihr Beweis für unser Verständnis von Zeit bedeutet.
Der große Physiker Isaac Newton glaubte am Ende des 17. Jahrhunderts, der Raum und die Zeit in unserem Universum seien nur eine Bühne, in der sich unsere Welt abspielt. Im Prinzip könnte es daher auch Raum und Zeit ohne Inhalt geben. Dieser Überzeugung schlossen und schließen sich bis heute noch alle großen Philosophen an.
Albert Einstein war anderer Meinung. Er veröffentlichte im Jahre 1915 seine allgemeine Relativitätstheorie (ART), in der er behauptete, Raum-Zeit und Inhalt, also Sterne und Planeten, gehören untrennbar zusammen. Ohne Raum-Zeit kein Universum mit Materie und nicht viel wichtiger, ohne Materie keinen Raum … und keine Zeit! Weil unser Universum vor 13,8 Milliarden Jahren in einem Urknall entstand, behauptet Einstein also, vor dieser Zeit gab es nicht nur keinen Raum, sondern auch keine Zeit! Die beliebte Frage »Was war vor dem Urknall?« wird damit als sinnlos entlarvt.
Unser Verstand rebelliert, weil für uns Zeit etwas immerwährend Ewiges ist. Die Griechen nannten es das göttliche »aeternitas«. Für Thomas von Aquin war aeternitas »die Ewigkeit als Maß des sich gleichbleibenden Seins.« Kein Wunder, dass bis zum heutigen Tag nicht nur der normale Mensch, sondern auch viele Wissenschaftler nicht an die allgemeine Relativitätstheorie glaubten.
DER RAUM IST EIN DREIDIMENSIONALES GUMMI
Doch die macht eine wichtige überprüf bare Aussage: Die Raum-Zeit unseres Universums ist keine Bühne, sondern etwas »Handfestes«. Insbesondere ist der Raum eine Art dreidimensionales Gummi, in dem wir existieren. Dieses Gummi ist zwar extrem steif, aber eben doch leicht biegsam, so wie sich eine Gummimatte in zwei Dimensionen verbiegen lässt. Und wenn man dieses Gummi anschlägt, dann schwingt es, und die Schwingung läuft als Welle durch die Matte. Genau so kann auch eine Welle durch das dreidimensionale Gummi des Raumes unseres Universums laufen – eine sogenannte Gravitationswelle.
Aber der Hammer, der so eine Gravitationswelle anschlägt, muss richtig dick sein. Zwei Planeten, die miteinander kollidieren, reichen bei Weitem nicht. Auch zwei kollidierende Sonnen würden nicht reichen. Es braucht schon zwei dicke Schwarze Löcher, jedes zigmal so schwer wie eine Sonne, die miteinander kollidieren. Solche Kollisionen sind das gigantischste Ereignis, was unser Universum hervorbringen kann. Nun sind Schwarze Löcher sehr selten. Zwei Schwarze Löcher, die sich in den unendlichen Weiten des Universums treffen, noch weitaus seltener. Man muss also schon sehr lange warten, bis so etwas passiert und richtig Glück haben, für etwa 1/10 Sekunde eine solche vorbeilaufende Raumwelle auch zu messen.
Messung der Gravitationswelle mit dem Hanford LIGO-Detektor (Bild: Fachveröffentlichung LIGO-Team)
Genau das ist einem Team von Wissenschaftlern in den USA am 14. September 2015 gelungen. Sie haben erst am 11. Februar 2016 in einer Pressekonferenz darüber berichtet, weil sie absolut sicher sein wollten, dass ihre Interpretation der Daten richtig ist. Sollten sie sich irren, wäre das die Blamage des Jahrhunderts.
Aber sie waren sich absolut sicher. Warum? Sie hatten nicht nur einen Wellen-Detektor, das sogenannte LIGO, sondern sogar zwei. Und beide haben Dasselbe gemessen: eine Schwingung des Raumgummis. Diese Schwingung ist in dem Bild, das das Team in der renommierten Zeitschrift Physical Review Letter veröffentlichte, als rote, leicht zackige Linie deutlich zu sehen. In dem zweiten Bild ist die theoretische Vorhersage eines solchen Ereignisses zu sehen, darüber die zugehörige Umkreisung der Schwarzen Löcher bis zur Verschmelzung, die die Gravitationswelle wie ein Hammer auslöst. Wegen dieser extrem guten Übereinstimmung waren sich die Forscher so sicher, dass sie eine Gravitationswelle gefunden haben.
Berechnete Schwingung der Gravitationswelle und der zugehörigen
Bewegung der beiden schwarzen Löcher umeinander bis zur
Verschmelzung. (Bild: Fachveröffentlichung LIGO-Team)
Dieses gigantische Ereignis der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher fand 1,3 Milliarden Lichtjahre weit weg von uns statt. Und die Gravitationswelle brauchte trotz Lichtgeschwindigkeit 1,3 Milliarden Jahre, um bis zu uns zu kommen. Bei dieser gegenseitigen Umkreisung – da umkreisen sich zwei dicke fette Sonnenmassen einmal in 10 Millisekunden! – erreichten die beiden Schwarzen Löcher 60 % der Lichtgeschwindigkeit!
Damit ist sicher, was viele nicht geglaubt haben: Die Raum-Zeit ist etwas Handfestes. Einstein hatte recht. Es ist nun auch sicher, dass die Zeit nicht ewig und göttlich ist. Damit hat Einstein die alten Griechen wiederlegt. Die Zeit hatte vor 13,8 Milliarden Jahren einen Anfang, aber wird vermutlich nie enden. Das wissen wir heute. Und es sollte mit dem Teufel zugehen, wenn die Forscher, die das bewiesen haben, den Nobelpreis nicht irgendwann bekommen.
UNSER UNIVERSUM – WIE FÜR UNS GEMACHT?
Ist unsere Existenz reiner Zufall oder Notwendigkeit?
Unser Universum scheint so fein auf uns abgestimmt zu sein, dass Zufall eigentlich auszuschließen ist.
Ob unsere Existenz zufällig ist oder es notwendigerweise dazu kommen musste, also die Entwicklung des Universums hin zu uns Menschen zielgerichtet (fachlich: teleologisch) ist, ist eine Urfrage der Philosophie, auf die es bis heute keine definitive Antwort gibt. Seit den 1960er-Jahren gibt es mit dem schwachen anthropischen Prinzip jedoch ein Erklärungsprinzip für unsere Welt, das viele Wissenschaftler überzeugt hat, und auf das ich im Laufe dieses Buches auch noch eingehen werde. Grund genug, sich unsere Welt unter dem Aspekt »Zufall oder Notwendigkeit?« einmal genau anzuschauen.
Ausgangspunkt unserer Überlegungen sind folgende Feststellungen:
| 1. | Wir Menschen sind biologisch hochkomplexe Geschöpfe, die ein Universum mit ganz bestimmten Eigenschaften benötigen. |
| 2. | Die Welt, in der wir leben, hat genau die Eigenschaften, die unsere Existenz ermöglichen. |
| 3. | Es könnte Welten mit sehr viel anderen Eigenschaften
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