Ein sich dehnendes Universum

Doch zurück zur Hintergrundstrahlung. Es gibt sie, eine isotrope Mikrowellenstrahlung, die genau zu dem Spektrum einer idealen Schwarzkörperstrahlung passt. Also müssen wir davon ausgehen, dass das Lichtteilchen der Hintergrundstrahlung die wir heute empfangen, ursprünglich bei einer viel höheren Temperatur erzeugt wurde. Das Licht der Hintergrundstrahlung ist keine diskrete Strahlung, sondern wurde von geladenen Teilchen erzeugt, die permanent einer Bremsstrahlung durch Stöße ausgesetzt waren. Das Plasma war, so die Idee, nach dem Urknall noch lange viel heißer als 3000 K und damit noch strahlungsdominiert. In einem Plasma, das heißer ist als 3000 Kelvin, können sich die Elektronen nicht in einem Atom halten, sie werden gleich wieder ionisiert. Es wurden zwar unentwegt Elektronen eingefangen, dann aber gleich wieder rausgeschlagen und dabei jedes Mal Quanten erzeugt und wieder vernichtet. Insgesamt gab es wesentlich mehr Photonen als Teilchen, denn auch Stöße von geladenen Teilchen erzeugen Photonen. Das kleine Universum war so heiß und dicht mit Teilchen und Photonen erfüllt, dass es noch unsichtbar war. Erst als bei etwa 3000 K die Elektronen kälter und damit langsam genug waren, um sich mit einem Proton zusammenzuschließen, erzeugten die so entstandenen neutralen Atome nun viel seltener Photonen und das Universum wurde langsam durchsichtig. Die Photonen eilten der Materie davon. Doch wieso verlieren sie nun nach der Urknalltheorie Ihre Energie? Wieso kommen sie mit einer Information von nur knapp 3 K hier an und nicht mit einer Frequenz, die der bei seiner Erzeugung mit 3000 K entspricht?

Um den Raum selber dehnen zu können, braucht man Energie. In diesem Fall Energie, die sich abstoßend auf die großen Massensysteme auswirkt. Der Energieinhalt eines Universums von vor 380.000 Jahren nach dem Urknall, dem Zeitpunkt als es durchsichtig wurde und einem Universum 1089 mal größer, entspricht der Energiemenge die man braucht, um die Massen darin gegen die gravitative Anziehung voneinander zu entfernen. Sie ist vom Betrag her größer als alle bekannte baryonische Materie und weitaus größer als die spekulative dunkle Materie. Was diese Energie antreibt, woher sie kommt, wohin sie geht ist völlig rätselhaft.

Hätten wir es mit einer Urkraft zu tun, die im Universum, wie bei einer Explosion einmalig frei wird und es auseinander reißt, dann würden sich je nach Energiemenge die Massen erst ausdehnen und entfernen, um dann durch die Gravitation abgebremst, irgendwann wieder zusammenzufallen. Auch in dem Urknallmodell auf das die Friedmann Gleichungen angewandt wird, streben die Massen auseinander, allerdings nun nicht wie bei einer Explosion von einem Zentrum ausgehend, sondern der Raum, die Raumzeit oder eine allgemeine Skalengröße zwischen den Massen, dehnt sich und treibt dabei die Galaxien vor sich her. Auch hier wurde im Urknall einmalig Energie, quasi aus dem Nichts, freigesetzt. Diese Energie, die sich in einer Raumdehnung zeigt, verbraucht sich dann mit zunehmender Größe des Raums. Sind die Massen im Raum ausreichend groß genug, dann bekäme die Gravitation langsam die Oberhand und der ganze Ausdehnungsprozess würde sich in ferner Zukunft wieder umkehren. Doch danach sieht es im Moment gar nicht aus. Zur Zeit glauben die Forscher, dass sich das Universum eher noch beschleunigt, als das es sich abbremst und dann zum Stillstand kommt. Nach der Urknalltheorie können wir beim Blick ins Universum nur zurück in unsere Vergangenheit sehen. Und da stellen die Astronomen fest, dass sich das Universum nicht linear vergrößerte, sondern anscheinend auf einer Kurve bewegt, die beschleunigt verläuft. In einem Computermodell, das zum einen die dunkle Energie und die dunkle Materie mit berücksichtigt und bei der zum anderen eine anfängliche Beschleunigung mit dabei ist, folgt dann für die Zukunft des Universums ein offenes Weltall, das sich nicht mehr irgendwann wieder zusammenzieht. Ein Modell, zu dem die Idee der dunklen Materie und der dunklen Energie, in einem euklidisch flachen Universum passen. In dem nicht nur die Beobachtungen mit dem Modell überwiegend übereinstimmen, sondern in dem man sich auch auf die Feldgleichungen Einsteins stützen kann. Doch bedarf es, wie erwähnt, entweder einer Feinabstimmung der Anfangsparameter die mit einer Genauigkeit von 1057 Stellen stimmen müssen oder einer Inflation, die das Universum mindestens um den Faktor 1026 ausdehnt. Dafür ist ein eigenes, Massen abstoßendes Energiefeld nötig, wie es die kosmologische Konstante nahelegt. Doch ist der heutige Wert der kosmologischen Konstanten leider um 120 Größenordnungen zu klein.

Isotrope Hintergrundstrahlung

Wir haben oben schon angedeutet, dass eine isotrope Hintergrundstrahlung nicht nur beim Urknallmodell alleinig entsteht. Zweifellos ist sie inzwischen bestens dokumentiert und darum muss sie in jedem alternativen Modell zum Urknall auch stets erklärbar mit auftauchen. So haben wir in unserem Modellansatz zwar zunächst nur ruhende Teilchen, doch steckt in jedem von ihnen eine Energiemenge, die in Form von Bewegungsenergie frei werden kann. Es ist sogar die einzige Energiequelle die uns zur Verfügung steht. Teilchen und ihre Gegenteilchen, die sich zusammen wieder gegenseitig auslöschen können. Doch vorerst baut sich das Universum auf und noch stehen dem Teilchen mit dem sich entfernenden Rand zunehmend mehr Möglichkeiten zur Verfügung einen anderen Zustand einzunehmen. Zum Beispiel den der Bewegung. Statistisch werden zunehmende Möglichkeiten auch immer aus sich heraus besetzt. Die noch isolierten Teilchen setzen sich also sehr langsam in Bewegung, bis sich zwei zufällige Nachbarteilchen nahe genug kommen um sich fast zu berühren. Ein erster Kontakt mit dramatischen Auswirkungen stellt sich dann ein. Noch ganz ohne elektrische oder gravitative Felder, die sich erst mit der Vernetzung ergeben, kommen sich die Teilchen ungewöhnlich nahe. Viel näher als unter späteren Bedingungen, nachdem sie schon einmal Kontakt hatten. Eine solche Kontaktinformation bleibt bis zum Ende bestehen. Dann erst, wenn sie die dichtest mögliche Nähe zueinander haben, sich quasi berühren, reagieren sie spontan aufeinander. Dann allerdings mit der vollen Wucht einer elektrisch abstoßenden Kraft bei einer viel zu engen Annäherung. Die noch fast trägheitslosen Teilchen werden dabei mit einer Geschwindigkeit voneinander weggestoßen, die im Bereich der Lichtgeschwindigkeit liegt. Gäbe es nur die beiden Teilchen, würden sie sich wegen der neu entstandenen Schwereinformation zueinander, gegenseitig anziehen, langsam abbremsen und dann irgendwann wieder aufeinander zu bewegen. Doch ist der Raum nicht leer und es gibt noch zahllose andere Teilchen, gegen die sie stoßen können und die sie auch viel zu nahe berühren. Ein so schnelles Teilchen, führt auch zu einer Kaskade von weiteren Verbindungen, die sehr rasch zu einer Vernetzung führt. So wird der Kontakt zum ersten Teilchen zwar nicht vergessen, aber es zieht sich in die Länge und die Anziehung erweitert sich auf einen immer größeren Bereich. Dabei passiert zweierlei. Zum einen ziehen sich die vielen Teilchen an, zum anderen verlieren sie aber auch mit jedem Kontakt Energie. Sie werden langsamer, denn die Prozesszeit und damit die Trägheit nehmen zu und gleichzeitig reduziert sich das, was wir als Unschärfe ansehen. Die Unschärfe der Elektronen ist anfangs sehr hoch. Die Teilchen machen große Quantensprünge, ehe sie mit anderen zusammentreffen. Mit der Zunahme der Kontakte werden auch die Sprünge kleiner. So etwas würden wir als eine Verlangsamung der Bewegung interpretieren.

Die anfängliche Bewegung mit beinahe Lichtgeschwindigkeit, kann zunächst noch nicht mit unserer Vorstellung von kinetischer Energie gleichgesetzt werden. Ein Teilchen, das nicht vernetzt und noch fast trägheitslos ist, hat nicht die gleiche Wirkung, wie ein Teilchen mit einer großen trägen Masse oder hoher Prozesszeitdichte. Kinetische Energie setzt sich zusammen aus Geschwindigkeit und eben einer trägen Masse. Es ist die Energie eines trägen, bewegten Teilchens. Abgesehen davon springen Teilchen, in unserem Bild, immer gequantelt und aus der Sicht des Partikels unmittelbar, doch dazu kommen wir noch. Wir ordnen einem Partikel, aus unserem Blickwinkel, ein Bewegungsmuster zu, das aus der Vernetzung und unserem Zeitverständnis heraus eine Bewegung entstehen lässt. Für uns muss ein Raum durchschritten werden, er ist erfahrbar. Gibt es eine Vernetzung so gut wie noch nicht, dann haben diese Bewegungssprünge auch noch keine Bedeutung, keine Auswirkung für unsere Welt.

Argumentieren wir also weiter, dass wenn die Trägheit und damit die Verbindung zu anderen Teilchen mit der Zeit erst anwachsen, die Materie auch erst langsam weltliche Energie oder Energie für das Ganze, für unsere physikalische Welt gewinnt. Dabei soll nicht zusätzliche Energie aus dem Nichts entstehen, sondern das Teilchen soll seine Energie aus der Masse gemäß beziehen. Weiter haben wir festgelegt, dass sich die Ebenen mit jedem Kontakt um ein kleines -Stück entfernen. Sie entfernen sich voneinander und verlieren jedes Mal eine winzige Menge Energie. Gespeicherte potentielle Energie der Ebenen in Bezug zueinander. Ihre anfänglich, grenzwertig hohe, unvernetzte Geschwindigkeit nimmt ab, gleichzeitig verringert sich mit jedem Kontakt ihr Aufenthaltsort. Diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit ist die eigentliche für uns wichtige, physikalisch bedeutsame Größe. Sie gibt an, wie alt ein Teilchen ist oder wie stark verwurzelt mit dem Rest der Welt. Ist die Ortsunschärfe klein, dann haben wir es mit alter Materie zu tun. Die Energie steckt dabei stark beim System im Ganzen und etwas weniger im Teilchen, es wird minimal leichter....