Das Weltbild der Physik: Relativität und Kosmologie

Die derzeitige Weltsicht und physikalische Revolutionen

Bis zum 19. Jahrhundert wurde der wissenschaftliche Prozess von den konzeptuellen Schemata Newtons und Galileis geprägt. Viele Wissenschaftler hatten das Gefühl, dass sie kurz davor standen, alle relevanten Gesetze zu entdecken. Zwei neue Zweige der Physik, die sowohl den Makrokosmos als auch den Mikrokosmos betrafen, sollten unser Weltbild jedoch völlig umgestalten: die Relativitätstheorie und die Quantenphysik.

Die Relativitätstheorie: Revolution im Makrokosmos

Einstein veröffentlichte die Theorie der speziellen Relativitätstheorie im Jahre 1905. Es gibt keinen absoluten Raum und keine absolute Zeit, unabhängig von den Subjekten, die Erfahrungen machen. Raum und Zeit sind relativ zur Geschwindigkeit. Die Zeit vergeht unterschiedlich für zwei Beobachter, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reisen. Es gibt eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen der zeitlichen und räumlichen Dimension. Raum und Zeit bilden ein vierdimensionales Kontinuum. Nichts kann rapider sein als das Licht, auch nicht die Gravitation. Es war notwendig, die Theorie der Gravitation im Lichte dieser Einschränkung zu entwickeln. Einstein stellte die Idee eines Gravitationsfeldes vor, wonach Körper, unabhängig von der Geometrie des Raumes um sie herum, Einfluss auf die Objekte in ihm ausüben. Der Raum ist stärker gekrümmt und die Zeit vergeht langsamer. So erklären sich die orbitalen Bewegungen der Planeten. Unbeabsichtigte Folgen: Das Universum befindet sich in einem Expansionsprozess.

Die Expansion des Universums

Einstein meinte, es müsse ein Irrtum in seiner Theorie sein, da das Universum nicht statisch ist, sondern sich in einem Prozess der kontinuierlichen Expansion befindet. Edwin Hubble bewies, dass das Universum expandiert. Er entdeckte, dass die Milchstraße nicht allein im Universum ist. Diese Entdeckungen zwangen die Wissenschaftler, Probleme wie die Dimensionen des Universums und seine Statik zu überdenken.

Die Urknalltheorie (Big Bang Theory)

Die Theorie besagt, dass sich das Universum aus einer gewaltigen Explosion formte, die vor 15 Millionen Jahren auftrat. Aus dieser Explosion konnten sich die Atome von Wasserstoff, Helium, Lithium bilden. Diese Theorie wurde bestätigt, da auf der Erde Spuren der anfänglichen Explosion in Form von Hintergrundstrahlung nachgewiesen werden konnten.

Die Big Crunch Theorie und Zukunft des Universums

Nach der Urknalltheorie verlangsamt sich die Geschichte des Universums, der Prozess der Expansion, die mit einem Urknall begann.

Es gibt mehrere Möglichkeiten:

• Die Schwerkraft wird die Expansion des Universums stoppen und zu einem Kontraktionsprozess (Big Crunch) führen, der wieder zu einem initialen Moment führt, nach dem es einen neuen Urknall geben wird und so weiter.
• Die Expansion wird unbegrenzt fortgesetzt werden, und das Universum wird durch die Kühlung der Umgebung und die Verteilung der Energie immer größer und kälter.