Kosmologie

Die Aufnahme Hubble Ultra Deep Field zeigt Galaxien verschiedenen Alters, Größe, Form. Die kleinsten, rotesten Galaxien, gehören zu den am weitesten entfernten bekannten Galaxien. Diese Galaxien sind in einem Stadium zu sehen, als das Universum 800 Millionen Jahre alt war.

Die Kosmologie ({{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) „die Lehre von der Welt“) beschäftigt sich mit dem Ursprung, der Entwicklung und der grundlegenden Struktur des Kosmos sowie mit dem Universum als Ganzes. Sie ist ein Teilgebiet der Astronomie, das in enger Beziehung zur Astrophysik steht.

Die Kosmologie beschreibt das Universum mittels physikalischer Gesetzmäßigkeiten. Dabei ist besonders die heute beobachtete, im Nahbereich „klumpige“ Verteilung der Galaxien und Galaxienhaufen mit großen dazwischenliegenden Leerräumen (Voids) im Gegensatz zur räumlichen Homogenität auf größeren Skalen zu verstehen.^[1][2][3]

Weiterhin muss die Kosmologie die insgesamt geringe Raumkrümmung, die zeitlich unterschiedlichen Strukturen (Strahlung, Quasare, Galaxien), die Kosmische Hintergrundstrahlung, die als Expansion des Universums gedeutete Rotverschiebung des Lichts, die numerischen Werte der Naturkonstanten und die Häufigkeit der chemischen Elemente im Universum zusammenfassend beschreiben.

Standardmodell

Das Standard- oder Urknallmodell sieht den Beginn des Universums in einem nahezu punktförmigen Zustand, von dem aus es sich in einer Urknall genannten Expansion zum heute beobachtbaren Kosmos entwickelte. Es beruht wesentlich auf der Allgemeinen Relativitätstheorie und wird durch Beobachtungen gestützt:

Dichtefluktuationen

Die über verschiedene Längenskalen gemittelte Dichte zeigt unterschiedlich starke Schwankungen. Auf der Längenskala von 10.000 Megaparsec (Mpc) betragen die Schwankungen weniger als 1 %, während auf Skalen von 100 Mpc bis 1 Mpc die Strukturen immer klumpiger werden.^[4] Zu den größten Strukturen gehören die Sloan Great Wall mit einer Länge von gut 400 Megaparsec^[5] und die bisher nur durch ein gutes Dutzend GRBs markierte Hercules–Corona Borealis Great Wall mit einer Ausdehnung von 2000 bis 3000 Mpc.^[6]

Die heute zu beobachtenden Schwankungen sollen sich aus Quantenfluktuationen während der Inflation, also kurz nach dem Beginn der Zeit, entwickelt haben, wobei die Entwicklung auf großen Skalen langsamer fortschreitet als auf kleineren Skalen.

Häufigkeit der Elemente

In der primordialen Nukleosynthese (englisch Big Bang Nucleosynthesis) kurz nach dem Urknall (10⁻² s) war das Universum so heiß, dass Materie in Quarks und Gluonen aufgelöst war. Durch die Expansion und Abkühlung des Universums entstanden Protonen und Neutronen. Nach einer Sekunde verschmolzen aus Protonen und Neutronen die Kerne leichter Elemente (²H, ³He, ⁴He, ⁷Li). Dieser Prozess endete nach etwa drei Minuten.^[7] Es wurden also die relativen Häufigkeiten dieser leichten Elemente schon vor der Bildung der ersten Sterne weitgehend festgelegt.

Kosmische Hintergrundstrahlung

1946 von George Gamow postuliert, wurde der englisch cosmic microwave background (CMB) 1964 durch Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson entdeckt – mit einer mittleren Temperatur von 2,725 Kelvin.^[5] Die Hintergrundstrahlung stammt aus dem Zeitraum 300.000 Jahre nach dem Urknall, als das Universum etwa ein Tausendstel seiner heutigen Größe hatte. Das ist der Zeitpunkt, zu dem das Weltall transparent wurde, vorher bestand es aus undurchsichtigem ionisiertem Gas. Messungen beispielsweise durch COBE, BOOMERanG, WMAP, Planck-Weltraumteleskop.

Expansion des Universums

Edwin Hubble konnte 1929 die Expansion des Weltalls nachweisen, da Galaxien mit wachsender Entfernung eine zunehmende Rotverschiebung in den Spektrallinien zeigen. Proportionalitätsfaktor ist die Hubble-Konstante H, deren Wert bei 67,74 (± 0,46) km/s Mpc⁻¹ angenommen wird (Stand: 2016). H ist keine Konstante, sondern verändert sich mit der Zeit – invers proportional zum Alter des Universums. Wir stehen nicht im Mittelpunkt der Expansion – der Raum selbst dehnt sich überall gleichmäßig aus (isotropes Universum). Durch Zurückrechnen der Expansion wird das Alter des Universums bestimmt. Ist die Hubble-Konstante (siehe Hubble-Zeit) korrekt, so liegt es bei etwa 13,7 Milliarden Jahren. Aufgrund der bisher von der Sonde WMAP gewonnenen Daten und Supernova-Beobachtungen wird inzwischen ein offenes, beschleunigt expandierendes Universum mit einem Alter von 13,7 Milliarden Jahren angenommen.

Entwicklung des Universums

Nach dem Standardmodell der Kosmologie ergibt sich grob folgender Ablauf.

• Planck-Ära; bis 10⁻⁴³ Sekunden; alle vier Kräfte noch vereint;
• Inflationäre Phase auch GUT-Ära; endet nach 10⁻³³s bis 10⁻³⁰ Sekunden; extreme Expansion um einen Faktor zwischen 10³⁰ und 10⁵⁰;
• Quark-Ära; bis 10⁻⁷ Sekunden; es bilden sich Quarks, Leptonen und Photonen; das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie entsteht in der Baryogenese;
• Hadronen-Ära; bis 10⁻⁴ Sekunden; Protonen, Neutronen und deren Antiteilchen entstehen; außerdem Myonen, Elektronen, Positronen, Neutrinos und Photonen;
• Lepton-Ära; bis zehn Sekunden; Myonen zerfallen, Elektronen und Positronen annihilieren;
• Primordiale Nukleosynthese; bis drei Minuten; Wasserstoff, Helium, Lithium entstehen;
• Strahlungs-Ära; etwa 300.000 Jahre;
• Materie-Ära; bis heute; Universum wird durchsichtig, Galaxien entstehen.

Wichtige Instrumente zur Erforschung des Universums werden heute von Satelliten und Raumsonden getragen: Das Hubble-Weltraumteleskop, ROSAT, Hipparcos und WMAP.

Zur Erklärung der beobachteten Expansion und der flachen Geometrie des Universums im Großen wird das Urknallmodell heute ergänzt nach Ideen von Alan Guth, dass es durch eine Symmetriebrechung in der Frühzeit des Universums zu einer sehr starken kurzzeitigen Expansion kam, welche die Gleichförmigkeit des Universums am Rand des beobachtbaren Bereiches (Horizont) erklärt. Die größte Herausforderung an die kosmologische Theorie stellt das Missverhältnis zwischen beobachtbarer Materie und deren Verteilung sowie der beobachteten mittleren Ausbreitungsgeschwindigkeit des Universums dar. Die übliche Erklärung macht für die nicht mittels elektromagnetischer Strahlung beobachtbaren Anteile der benötigten Materiedichte Dunkle Materie (mit 23 %) und Dunkle Energie (mit 73 %) verantwortlich.

Diese Anteile sind zeitabhängig: Nach der strahlungsdominierten Ära in der Frühzeit des Universums folgte die Materie-Ära, in der die Materie den größten Anteil stellte. Diese Ära endete, als das Universum etwa 10 Milliarden Jahre alt war; seitdem macht die Dunkle Energie den größten Teil aus. Dementsprechend änderte sich der zeitliche Verlauf der Expansion: Bis zum Ende der Materie-Ära war sie abgebremst, seither erfolgt die Expansion beschleunigt. Dieser Übergang kann durch Beobachtung von Supernovae über einen weiten Entfernungsbereich direkt und modellunabhängig nachvollzogen werden.^[8]

Dunkle Materie

Teilweise wird vermutet, dass es sich bei der Dunklen Materie um die supersymmetrischen Partner der bereits bekannten Elementarteilchen handelt; solche Teilchen werden – unabhängig von der Kosmologie – von manchen Elementarteilchenphysikern postuliert. Sofern es sie gibt, könnten sie aufgrund ihrer erwarteten Energieniveaus mit den verfügbaren Teilchenbeschleunigern eventuell innerhalb der nächsten Jahre, bis zum Jahr 2030 experimentell nachgewiesen werden. Alternativ dazu wurde eine Veränderung der einsteinschen Gravitationsgleichungen zur Erklärung vorgeschlagen.

Steady-State-Theorie

Die Steady-State-Theorie (stationärer Zustand) wurde 1949 durch Fred Hoyle, Thomas Gold und anderen als Alternative zur Urknalltheorie entwickelt. Während der 1950er und bis in die 1960er Jahre hinein wurde diese Theorie von den meisten Kosmologen als mögliche Alternative akzeptiert.

Die „Steady-State-Theorie“ wurde aufgrund von Berechnungen postuliert, die zeigten, dass ein rein statisches Universum mit den Annahmen der allgemeinen Relativitätstheorie nicht verträglich wäre. Zudem zeigten Beobachtungen von Edwin Hubble, dass das Universum expandiert. Die Theorie postuliert nun, dass das Universum sein Aussehen nicht ändert, obwohl es größer wird. Dazu muss ständig Materie neu gebildet werden, um die durchschnittliche Dichte gleich zu halten. Da die Menge der neu zu bildenden Materie sehr klein ist (nur einige hundert Wasserstoffatome pro Jahr in der Milchstraße), kann die Neubildung von Materie nicht direkt beobachtet werden. Obwohl diese Theorie den Energieerhaltungssatz verletzt, hatte sie unter anderem die „attraktive“ Eigenschaft, dass das Universum keinen Anfang hat und Fragen nach dem Vorher oder nach dem Grund des Beginns der Expansion überflüssig sind.

Die Schwierigkeiten dieser Theorie begannen in den späten 1960er Jahren. Beobachtungen zeigten, dass sich das Universum zeitlich tatsächlich verändert, die Stationaritätsbedingung also explizit verletzt ist: Quasare und Radiogalaxien wurden nur in weit entfernten Galaxien gefunden. Halton Arp interpretierte die vorliegenden Daten seit den 1960er Jahren anders und gab an, dass es Quasare im nahe liegenden Virgohaufen gäbe. Der Niedergang der Steady-State-Theorie wurde beschleunigt durch die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung, welche von der Urknall-Theorie vorausgesagt worden war.

Seitdem gilt nicht die Steady-State-Theorie, sondern die Urknalltheorie bei der Mehrheit der Astronomen als erfolgreiches Standardmodell der Kosmologie. In den meisten Publikationen über Astrophysik wird sie implizit vorausgesetzt.

Geschichte der Kosmologie

Anfänge und ptolemäisches Weltbild

Das Relief im oberen Teil der Stele zeigt Ḫammurapi vor dem thronenden Sonnen-, Wahrheits- und Gerechtigkeitsgott Šamaš

Schleifenbahn eines Planeten nach der Epizykeltheorie

Aufzeichnungen von mythischen Kosmologien sind aus China (I Ging, Buch der Wandlungen), aus Babylon (Enuma Elish) und Griechenland (Theogonie des Hesiod) bekannt. Kosmologische Vorstellungen hatten in der chinesischen Kultur besonders im Daoismus und Neokonfuzianismus einen hohen Stellenwert. Die babylonischen Mythen – welche vermutlich auf ältere sumerische Mythen zurückgehen und ihrerseits wieder Vorlage für die biblische Genesis sein dürften – und Himmelsbeobachtungen haben wahrscheinlich die späteren griechischen kosmologischen Vorstellungen beeinflusst, die zur Grundlage der mittelalterlichen abendländischen Kosmologie wurden. Kosmologische Aufzeichnungen erfolgten nicht nur seitens der babylonischen, sondern seitens der ägyptischen Priesterschaft.^[9] In den Pyramidentexten wird die Götterwelt mit kosmischen Wesenheiten in Verbindung gebracht, die hauptsächlich auf die Sonne bezogen sind, aber auch auf den Mond und zahlreiche Gestirne. Es wird damit ein astronomischer Hintergrund deutlich.^[10] Dieser geht aus dem Relief des Codex Hammurapi hervor, der den kosmopolitisch denkenden König vor dem thronenden Sonnengott zeigt.

Frühere Kosmologien unterlagen dem Prinzip Aufzeichnung astronomischer Daten und anschließendes Deuten der Daten. Aus den Deutungen und Prophezeiungen entwickelten sich die Mythologien. Zusätzlich stellten die astronomischen Aufzeichnungen nützliche Angaben für die historischen Kalender dar, z. B. Ur-3 Kalender, mit deren Hilfe die Abläufe in der Landwirtschaft geordnet wurden. Bei den griechischen Gelehrten Thales von Milet, vor allem bei Anaximander (6. Jahrhundert v. Chr.), begann der Prozess der Rationalisierung. Anaximander entwarf erstmals ein Weltbild, welches auf gesetzmäßigen kausalen Zusammenhängen basierte und den Himmelsobjekten eine physikalische Natur zuordnete. Nach Anaximander sei das unendliche Universum die Quelle einer unendlichen Zahl von Welten, von denen die erlebte Welt nur eine sei, die sich abgespalten habe und ihre Teile durch Drehbewegung gesammelt habe. In die gleiche Richtung gingen die kosmologischen Entwürfe der Atomisten Demokrit und Anaxagoras.

Anaximenes arbeitete die Ideen von Anaximander weiter aus und sah dabei die Luft als Urmaterie an. Pythagoras – für den alle Dinge in Wirklichkeit Zahlen oder Zahlenverhältnisse waren – vertrat die Auffassung, dass der Himmel das Unendliche eingeatmet habe, um Gruppen von Zahlen zu bilden.

Eine weitere wichtige Entwicklung war das erste historisch überlieferte System, in dem die Erde nicht im Zentrum stand, das von Philolaos, einem Pythagoreer, im 5. Jahrhundert v. Chr. entworfen wurde.

In der Kosmologie Platons (5./4. Jahrhundert v. Chr.), die er im Timaios schildert, beschrieb er die Himmelsobjekte als von personalen, mit Verstand ausgerüstete göttliche Wesen. Die Erde war in Platons Vorstellung eine Kugel, die im Zentrum des Kosmos ruhte.

Platons Schüler Aristoteles widersprach in seiner Kosmologie teilweise der Auffassung seines Lehrers hinsichtlich der göttlichen Natur von Himmelsobjekten. Die Himmelskörper nennt er göttlich und mit Intellekt begabt; sie bestehen aus dem „fünften Element“ und werden von der „ersten Philosophie“ erforscht.^[11] Die Bewegungen der Himmelskörper und -sphären werden letztlich von einem ersten unbewegten Beweger (im Sinne von Veränderer) hervorgerufen. Aristoteles vertrat ein Modell des Universums, welches ein Zentralfeuer annahm (er meinte damit explizit nicht die Sonne), um welches die Himmelskörper in Kreisen liefen.^[12]

Eudoxos von Knidos entwarf Anfang des 4. Jahrhunderts v. Chr. ein Sphärenmodell, das von Kallippos weiterentwickelt wurde und erstmals die retrograden Schleifenbewegungen der Planeten beschreiben konnte. Davon wurden das aristotelische und das ptolemäische Weltbild beeinflusst. Messungen von Eratosthenes, der im 3. Jahrhundert v. Chr. den Umfang der Erde mit guter Genauigkeit bestimmte, und von Aristyllus und Timocharis zeigten Abweichungen der Planetenbewegungen von den nach Eudoxos' Methode berechneten Positionen. Apollonios von Perge entwickelte im 3. Jahrhundert v. Chr. eine Methode der Berechnung von Planetenbahnen mithilfe von Epizykeln, er ließ Kreisbewegungen der Planeten zu, deren Mittelpunkt selbst wieder auf einer Kreisbahn lag.

Ein heliozentrisches Weltmodell vertrat Aristarchos von Samos (3./2. Jahrhundert v. Chr.). Er wurde deshalb der Gottlosigkeit beschuldigt; sein Weltmodell konnte sich nicht durchsetzen.

Ptolemäus beschrieb im 2. Jahrhundert in seinem Almagest eine geozentrische Kosmologie, welche mit den meisten Beobachtungen seiner Zeit in Einklang zu bringen war und bis zur Durchsetzung des kopernikanischen Weltbildes allgemein anerkannt wurde.

Die kopernikanische Wende

Seite aus Copernicus' Manuskript von De revolutionibus orbium coelestium

Bereits im 15. Jahrhundert wurden durch den deutschen Universalgelehrten und Kardinal Nikolaus von Kues (1401–1464) wichtige Gedanken der späteren Kosmologie vorweggenommen und das ptolemäische Weltbild in Frage gestellt, indem er die Vorstellung eines begrenzten Universums verwarf, in dessen Mittelpunkt sich unbeweglich die Erde befindet. Im Gegensatz dazu war das von Copernicus 1543 in seiner Schrift De revolutionibus orbium coelestium beschriebene Universum endlich und durch eine materielle Fixsternsphäre begrenzt. Diese sei viel größer als zuvor angenommen, erklärte Copernicus das Fehlen einer Fixsternparallaxe. Wichtig an dem kopernikanischen System war der Verlust der Sonderstellung der Erde und die Einführung eines heliozentrischen Weltalls mit kreisförmigen Bahnen der Planeten um die Sonne. Erst Thomas Digges (1576, A Perfit Description of the Caelestiall Orbes) vertrat ein modifiziertes kopernikanisches Weltbild ohne materielle Fixsternsphäre mit unendlichem euklidischen Raum. Von Giordano Bruno (1548–1600) wurde ein unendliches Universum mit unendlich vielen Sonnen und Planeten postuliert, in dem die beobachteten Fixsterne ferne Sonnen sind. Aufgrund dessen und anderer Aussagen, die den katholischen Glaubensgrundsätzen widersprachen, wurde er als Ketzer verurteilt und auf dem Scheiterhaufen hingerichtet.

Weitere wichtige Gründe für die Abkehr vom ptolemäischen Weltbild waren die von Tycho Brahe beobachtete Supernova von 1572 und sein Nachweis, dass ein 1577 beobachteter Komet sich außerhalb der Mondbahn befand, womit der Himmel nicht, wie von Aristoteles beschrieben, unveränderlich war. Tycho Brahe steigerte die Präzision der Planetenbeobachtung erheblich. Sein Assistent Johannes Kepler erkannte nach dessen Tod bei der Auswertung der Beobachtungsdaten, dass die Planetenbahnen nicht, wie von Copernicus angenommen, kreisförmig, sondern elliptisch sind. Er formuliert die Gesetze für die Planetenbewegung, die heute als die keplerschen Gesetze bezeichnet werden. Kepler versuchte die Planetenbewegung durch eine magnetische Kraft zu erklären. Er wandte sich damit einem mechanistischen Bild der Planetenbewegung zu, in dem die Planeten nicht mehr wie bei Ptolemäus beseelt waren. Allerdings glaubte Kepler noch an ein endliches Universum und versuchte dies durch Argumente zu zeigen, die später als olberssches Paradoxon bekannt wurden. Gestützt wurde das kopernikanische System durch Galileis Entdeckung der Jupitermonde, der Beobachtung der Mondoberfläche und seines Nachweises, dass Fixsterne scheinbar punktförmig sind.

Durch Isaac Newton (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687) wurden mit seiner Theorie von der Gravitation die Kosmologie und die Mechanik erstmals miteinander verknüpft. Dadurch brachte Newton eine Physik in die Kosmologie, in der gleiche Gesetze für himmlische (Planetenbewegung) und irdische Bereiche (Schwerkraft) galten. Erst durch die newtonsche Mechanik wurde das kopernikanische System gegenüber dem ptolemäischen System ausgezeichnet, da der gemeinsame Schwerpunkt zwar nicht exakt im Mittelpunkt der Sonne liegt, jedoch innerhalb der Sonne. Ein wichtiger Schritt für diese Entwicklung war die vorausgegangene Entwicklung der Mechanik, insbesondere des Trägheitsbegriffes (Galilei, Descartes).

Thomas Wright hielt die Sonne nicht für den Mittelpunkt des Weltalls, sondern für einen Fixstern unter vielen. Er wies die Annahme einer homogenen Sternverteilung zurück und identifizierte die Milchstraße als aus Einzelsternen bestehende Scheibe, in deren Ebene sich die Sonne befindet. Er betrachtete die von Astronomen beobachteten Nebel als andere Galaxien. Immanuel Kant entwickelte 1755 in der Allgemeinen Naturgeschichte und Theorie des Himmels nicht nur eine Kosmologie ähnlich der von Thomas Wright, sondern eine Kosmogonie, in der eine anfangs chaotisch verteilte Materie sich unter Gravitationswirkung zu den beobachteten Himmelskörpern zusammenballt. Ein ähnliches Entwicklungsschema wurde von Laplace entwickelt. Der Astronom Wilhelm Herschel versuchte durch Klassifizierung der Sterne und Galaxien ein chronologisches Entwicklungsschema abzuleiten.

Von Götterwelt und Mythos zur Naturwissenschaft

Die kontemplative Betrachtung der Natur und insbesondere des Kosmos war in der griechischen Kultur beispielgebend für den Bios theoretikos. - C. Flammarion, Holzschnitt, Paris 1888, Kolorit : Heikenwaelder Hugo, Wien 1998

Die Übergänge von der Philosophie zur Naturwissenschaft erfolgten je nach unterschiedlicher Haltung zur Metaphysik.^[9] Allerdings ist der Kosmos in der Philosophie als Urbild und Vorbild benutzt worden, um die einem Menschen angemessene Handlungsweise darzustellen. Die harmonische Ordnung des Weltalls war für die griechische Philosophie beispielgebend und diente sowohl als Ideal eines kontemplativen Lebens als insbesondere dem Ideal der wissenschaftlichen Einstellung, dem Bios theoretikos. Es war möglich sich dieser kosmischen Ordnung durch Mimesis anzupassen, wie bei der aus griechischer Antike herrührenden Artes liberales. Die Kräfte, die in der griechischen kosmologischen Tradition als Götter und übermenschliche Gewalten aufgefasst wurden, hat die Philosophie später als Kräfte der Seele angesehen.^[13] Daher rührte die Verbindung und teilweise Gleichsetzung von Astronomie und Astrologie bis ins späte Mittelalter und darüber hinaus bis ins 18. Jahrhundert. Hannah Arendt sieht noch im Uhrengleichnis ein ähnliches Weltbild, das aufgrund unvollkommener Naturkenntnisse zur Subjekt-Objekt-Spaltung neigt.^[14] Entsprechende Mystifizierungen erklären den Versuch einer Überwindung dieser Spaltung und bedingen den von Jürgen Habermas kritisierten „objektivistischen Schein“.^[13] Kosmos als griechisches Wort, das so viel wie Schmuck, Zierde, Ordnung, Einteilung, Einrichtung, Bauart Weltordnung und Weltall bedeutet, besitzt einerseits ästhetische und andererseits technisch-praktische Aspekte.^[15] Dieser Begriff vermittelt die für griechische Wertvorstellungen der Beschäftigung mit dem Schönen passende Rahmenvorstellung, die der alten Ontologie zugrunde lag und eine Art von sakraler Haltung einschloss.^[13] Hieran mag der nachfolgende kantsche „Beschluss“ anknüpfen:

Kopernikanisches, kosmologisches und anthropisches Prinzip

Die Annahme eines im Wesentlichen homogenen Kosmos wurde später zu Kopernikus' Ehren „kopernikanisches Prinzip“ genannt. Die konkrete zusätzliche Forderung der Isotropie führt zum kosmologischen Prinzip. Es gibt eine Vielzahl möglicher Theorien des Universums. Das anthropische Prinzip sagt aus, dass eine Theorie nicht dazu in Widerspruch stehen darf, dass heute intelligentes menschliches Leben existiert. Sie muss die entsprechenden Entwicklungsbedingungen und Lebensbedingungen gewährleisten, sonst ist sie falsch.

Informationsverlust

Die Standardtheorie ist wesentlich abhängig von Informationen, die aus dem Universum selbst gewonnen wurden (Existenz anderer Galaxien, Rotverschiebung, Hintergrundstrahlung, Elementhäufigkeiten usw.). Diese Informationen werden im Laufe der Zeit durch die Expansion des Universums verloren gehen.^[16] In ferner Zeit (> 100 Mrd. Jahre) werden Wissenschaftler zu einem Bild des Universums kommen, das sie auf das am Anfang des letzten Jahrhunderts zurückführt: Ein statisches, aus einer Galaxie bestehendes Universum ohne Urknall.^[17]

• Es bildet sich ein immer weiter ausgedehnter Ereignishorizont, der jedoch im Vergleich zur Ausdehnung des Universums immer kleiner wird. Objekte jenseits dessen, wie andere Galaxien, entziehen sich der Beobachtung.
• Die kosmische Hintergrundstrahlung wird immer langwelliger. Bei einer Wellenlänge von 300 Kilometer ist sie nicht mehr in der Lage, in die Milchstraße einzudringen, sie wird von deren Staub reflektiert.
• Durch die Nukleosynthese in den Sternen werden die Spuren der primordialen Nukleosynthese immer mehr verwischt. Der Anteil des Heliums im Universum wird von 24 % (primordial) über 28 % (heute) bis auf 60 % (in einer Billion Jahren) steigen.
• Milchstraße, Andromedanebel und einige kleinere, nahegelegene Galaxien werden sich zu einer einzigen Riesengalaxie vereinigen. Auf längeren Zeitskalen trifft das für alle Galaxien in einem Supergalaxienhaufen zu (in unserem Fall: dem Laniakea-Supercluster).

All dies führt dazu, dass es in 100 Milliarden Jahren für einen Beobachter in diesem Supercluster so aussieht, als würde dieser das gesamte Universum darstellen. Es können keine Rückschlüsse mehr auf den Urknall gezogen werden. Astronomen, die eventuell leben, würden somit ein gänzlich anderes Bild von Aufbau und Entwicklung des Universums bekommen als zur Zeit lebende. Dies hat zu der Frage geführt, inwieweit ein solcher Informationsverlust unter Umständen bereits eingetreten ist, und damit zur Frage nach der Zuverlässigkeit kosmologischer Theorien. Immerhin hat es mit der inflationären Phase bereits einen solchen Informationsverlust gegeben. Durch die Inflation wurden weite Bereiche des Universums jenseits des Beobachtbaren verschoben.

Literatur

Fachliteratur

• Bernulf Kanitscheider: Kosmologie, Geschichte und Systematik in philosophischer Perspektive. Reclam, 1984.
• John Leslie: Cosmology – A philosophical survey. In: Philosophia 24/1-2 (1994), 3-27 (Mit weiterer Literatur)
• Dierck-Ekkehard Liebscher: Kosmologie – Einführung für Studierende der Astronomie, Physik und Mathematik. J. A. Barth Verlag, Leipzig und Heidelberg 1994, ISBN 3-335-00396-9.
• Peter Schneider: Einführung in die Extragalaktische Astronomie und Kosmologie. Springer, Dezember 2005, ISBN 3-540-25832-9.
• Wolfgang Stegmüller: Hauptströmungen der Gegenwartsphilosophie, Band III Kapitel 1 (Evolution des Kosmos), Kröner, 1987.
• Albrecht Unsöld, Bodo Baschek: Der neue Kosmos. Springer-Verlag, ISBN 3-540-42177-7.
• Scott Dodelson: Modern Cosmology. Academic Press, ISBN 0-12-219141-2.
• Steven Weinberg: Cosmology. Oxford University Press, 2008, ISBN 978-0-19-852682-7.
• Steven Weinberg: Gravitation and cosmology- Principles and applications of the general theory of relativity. Wiley, New York 1972. ISBN 0-471-92567-5
• Helge Kragh: Conceptions of cosmos – from myths to the accelerating universe – a history of cosmology. Oxford Univ. Press, Oxford 2007, ISBN 0-19-920916-2
• Andrew Liddle: Einführung in die moderne Kosmologie. Wiley-VCH, Weinheim 2009, ISBN 978-3-527-40882-5.
• Gerhard Börner, Das neue Bild des Universums – Quantentheorie, Kosmologie und ihre Bedeutung. Pantheon, München 2009, ISBN 3-570-55077-X

Populäre und speziellere Literatur

• Harry Nussbaumer: Das Weltbild der Astronomie. 2007, ISBN 978-3-7281-3106-5, 2. erw. und akt. Auflage. vdf Hochschulverlag.
• Simon Singh: Big Bang – Der Ursprung des Kosmos und die Erfindung der modernen Naturwissenschaft. Hanser, 2005.
• Rüdiger Vaas: Tunnel durch Raum und Zeit, Franckh-Kosmos, Stuttgart 2006 (2. Aufl.), ISBN 3-440-09360-3.
• Gabriele Veneziano: Die Zeit vor dem Urknall. In: Spektrum der Wissenschaft, August 2004, S. 30–39, ISSN 0170-2971.
• Steven Weinberg: Die ersten drei Minuten. Piper, München 1977.
• Fred Hoyle (et al.): A different approach to cosmology. Cambridge Univ. Pr., Cambridge 2001, ISBN 0-521-66223-0.
• Fred Adams, Greg Laughlin: Die fünf Zeitalter des Universums. Eine Physik der Ewigkeit. dtv, 2002, ISBN 3-423-33086-4.
• Lawrence Krauss: A Universe from Nothing. Free Press, Simon & Schuster, 2012, ISBN 978-1-4516-2445-8.

Weblinks

 Portal: Astronomie – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Astronomie

Commons: Kosmologie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Kosmologie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Kurze Einführung in die Kosmologie (pdf: 2,9 mb)
• Eine Vorlesungsreihe über Kosmologie in 15 Kapiteln (zur Auswahl abwärts gehen!)
• John Leslie: Cosmology and Theology. In: Edward N. Zalta (Hrsg.): Stanford Encyclopedia of Philosophy.
• George F. R. Ellis: Issues in the Philosophy of Cosmology (PDF; 532 kB) (mit weiterer Literatur)
• Priester Dimitry Kiryanov, Dr. theol., Dr. phil.: Kosmologie und Schöpfung: die orthodoxe Perspektive (in deutscher Übersetzung)

Einzelnachweise