Das Universum – Die größte Geschichte aller Zeiten

In der fernsten Vergangenheit, die es geben kann, vor etwa 13.820.000.000 Jahren, das sind die neuesten Zahlen aus der Wissenschaft, waren bei der Urknalltheorie (Energiekonzentration aus dem Nichts), ausgehend von einer Singularität der Größe 0, erst der Raum und die Zeit selbst entstanden. In den ersten 380.000 Jahren seit dem Beginn des Universums, sagt die Theorie, wurden die Weichen für alles, was danach kommt gestellt. Während dieser Zeit geschah die Umwandlung von Strahlung in Materie, wobei sich das Universum ausdehnte und die unglaubliche Hitze von 10³² C° (eine 1 mit 32 Nullen) herrschte!

In den ersten 380.000 Jahren seit dem Beginn des Universums, sagt die Theorie, wurden die Weichen für alles, was danach kommt gestellt. Während dieser Zeit geschah die Umwandlung von Strahlung in Materie, wobei sich das Universum ausdehnte und die unglaubliche Hitze von 10³² C° (eine 1 mit 32 Nullen) herrschte! Das Universum war in den ersten 380.000 Jahren völlig undurchsichtig, weil sich die Strahlung noch nicht von der Materie entkoppelt hatte, und somit konnte sich Licht nicht frei durch das damalige Universum bewegen. Der Raum dehnte sich in einer unvorstellbar Kurzen Planck-Zeit (10^-43 Sekunde) um den Faktor 10⁵⁰ aus. Die Ausdehnung des „Raumes“ an sich war „fast“ unendlich schnell, weil die Geschwindigkeit der Ausdehnung des Raumes nichts mit der Bewegung im Raum zu tun hatte. Die Ausbreitung im Raum ist durch die Lichtgeschwindigkeit „C“ (299.792,458 km / s) begrenzt!!

In der ersten 10^-43 Sekunde des Urknalls hat sich das Weltall von der Größe „0“ aufgebläht! Ein Vor Beginn dieses Urknalls gibt es nicht, weil mit dem Urknall erst die „Zeit“ entstanden war. Mit der Energie dieses Urknalls waren die Zeit, der Raum an sich und die Materie darin entstanden (wie anfangs beschrieben).

10 Sekunden nach dem Urknall entstanden durch die hohe Energie die Ersten Teilchen, die Bausteine der Protonen und Neutronen, die Quarks, von denen es immer 3 in einem Proton und 3 in einem Neutron gibt. Das Elektron hat eine 1836 Mal niedrigere Masse als ein Proton, weshalb es auch als Welle mit Welleneigenschaften definiert wird. Teilchen und Antiteilchen entstanden gleichzeitig und vernichteten sich gegenseitig. Bis denn 1 Teichen aus 5.000.000.000 übrig blieb und kein Antiteilchen fand, um sich zu zerstrahlen! Diese winzige Asymmetrie war die Geburtsstunde der Materie. Materie existiert nur weil 1 Teichen aus 5.000.000.000 kein Antiteilchen fand, um sich in Energie zu zerstrahlen.

Ca. 3 Minuten nach dem Beginn des Universums sammelten sich die positiv geldenen Protonen freie negativ geladene Elektronen durch die elektromagnetische Anziehungskraft ein und die ersten Elemente entstanden, nämlich vor allem Wasserstoff und Helium!! Das brachte die reine Energie des Urknalls mit. Durch das Binden der Elektronen an den Atomkern, wurde nach 380.000 Jahren „Raum“ frei, und die Photonen konnten ungehindert durch den Raum „sausen“.

Ab dieser Zeit wurde das Universum durchsichtig, und wir können „erst“ ab diesem Zeitpunkt etwas über das Universum feststellen und erforschen, vor dieser Zeit können wir nur Berechnungen machen. (Physiker sind zuversichtlich, dass die Berechnungen der Realität der ersten 380.000 Jahre nach dem Urknall stimmen).

Energie und Materie sind gleich. Aus Materie kann Energie werden, und aus Energie kann Materie werden. Die Sterne wandeln Materie in Energie, so leuchten sie!! Den Sternen wird es selbst im -273,15°C kalten Weltraum (absoluter Nullpunkt- keine Energie mehr vorhanden, nur ein bisschen Hintergrund Wärme, die noch vom Urknall da ist, ist noch aktiv) nicht kalt. Sie heizt das Atomare Feuer, nämlich die KERNFUSION.

KERNFUSION ist die Verschmelzung von Atomkernen in größere Atomkerne. Diese Vorgänge entstehen durch die Eigenschaft, dass sich alles durch Gravitation anzieht im Universum. Gravitation bewirkt, dass eine Masse, etwa ein Stern, den Raum um sich herum krümmt. Und diese Krümmung erzeugt das, was als Anziehungskraft zwischen jeder Materie wirkt.

Die durch Gravitation aneinander gedrückten Atomkerne verbinden sich zu neuen, schwereren Atomen, wobei sie  0,66% ihrer Masse verlieren. Eigentlich stoßen sich die gleich geladenen Atomkerne ab, aber wenn ein gewisser Mindestabstand unterschritten wird stecken die Atomkerne einen winzigen Teil ihrer Masse in Bindungsenergie und die Kerne halten zusammen. Durch den Massenverlust wird Energie frei, die genau der verlorenen Masse entspricht und mit der Formel E= m*c² beschrieben wird. Energie ist Arbeit, und die Atome bewegen sich. Um so mehr Energie frei wird, umso heftiger bewegen sich die Atome. Durch die heftige Bewegung der kompletten Atome, werden Elektronen, die den Atomkern umkreisen, auf einen höheren Orbit um den Kern gehoben. Beim Zurückfallen des Elektrons auf den ursprünglichen Orbit wird ein Photon (Lichtteilchen) emittiert, das genau der Energie entspricht, die nötig ist, das Elektron auf den höheren Orbit zu heben. Deshalb wird Licht und Wärmestrahlung emittiert.

Dann, nach etwa 200.000.000 Jahren, die das Universum sich in seine Existenz geworfen hatte, dem „Big Bang“ (Urknall), begannen die ersten Sterne, die man „Population Drei- Sterne“ nennt, zu leuchten! Die Population Drei- Sterne waren riesige Sterne (Köngssterne) mit bis zu 150 Sonnenmassen. (Einige Physiker gehen von bis zu 100.000 Sonnenmassen aus).

In der Physik der Sternenergieerzeugung gilt, dass die Leuchtkraft proportional zur Masse des Sterns hoch 3,5 ist. Ein Stern mit der doppelten Masse unserer Sonne hat demnach eine 11,31 mal (2^3,5) größere Leuchtkraft als unsere Sonne, und ein Stern, der 10 mal mehr Masse besitzt, ist gar über 3.162 mal leuchtkräftiger (10^3,5). Diesen Zusammenhang bezeichnet man in der Astronomie als Masse – Leuchtkraft – Beziehung.

In der Natur, deren Gesetzmäßigkeiten überall im Universum gelten (auch auf der Erde), kann nichts verloren gehen. Denn wenn man Masse verliert, erhält man dafür den gleichwertigen Betrag Energie.

Albert Einstein (1879- 1955) hat als erster diese Gesetzmäßigkeit erkannt und neben seinem Beitrag zur Quantentheorie und des photoelektrischen Effekts, der das Herauslösen eines Elektrons aus einem Metall durch Bestrahlung mit hochenergetischem, kurzwelligem Licht, beschreibt, Nobelpreis 1921 erhalten. Nach Photoelektrischem Effekt funktionieren heutige Solarzellen.

Die Quantentheorie beschreibt ein Universum, das jeglicher Alltagserfahrung trotzt. In der Quantentheorie beispielsweise kann Materie mit einer bestimmten, fast unendlich niedrigen Wahrscheinlichkeit andere Materie durchdringen, ohne dass es zur Berührung kommt. Die Welt der Quantenphysik spielt sich anders als der Makrokosmos, auf sehr kleinen Skalen ab. Den Bausteinen der Atomkernteilchen. Die seltsame Welt der Quantentheorie sagt ein Universum voraus, in dem sich „Sience Fiction“ und Realität begegnen! In der Quanten Welt regiert anders als im Makrokosmos, der Zufall.

Es können nur Wahrscheinlichkeiten für den Ausgang eines Ereignisses angegeben werden. So wie es beim Würfeln der Fall ist, dass es nur Wahrscheinlichkeiten für den Ausgang eines Würfelfalls gibt. (Beim Würfeln gibt es keinen „echten“ Zufall, da der Fall vom Schwung der Arme, vom Becher ect. abhängt. Echten Zufall, also ohne Kausalketten, kann es nur in der Quantenmechanik geben).

Das sogenannte Doppelspaltexperiment, ein Experiment, bei dem ein einzelnes Elektron auf eine Wand mit 2 Spalten geschossen wird, erkennt man, dass das Elektron, wenn man es NICHT beobachtet, durch beide Spalte gleichzeitig gelangt. Wenn man das Elektron beobachtet, fliegt es nur durch den einen oder anderen Spalt hindurch.

Wenn man ein kleines, sehr kleines Teilchen, zum Beispiel ein Elektron, beobachten möchte, benötigt man Licht mit einer sehr hohen Frequenz, was einer hohen Energie enspricht. Die hohe Energie beeinflußt das Muster des beobachteten Elektrons, sodass es sich wie eine Welle verhält, und Wellen können überall, also auch in beiden Spalten des Doppelspalt Experiments, sein. Darum beobachtet man im Doppelspalt Experiment, die eigenartige Verhaltensweise des Elektrons! In der Welt des Allerkleinsten, etwa ein 10^-30 cm, verhalten sich Teilchen sonderbar. Die kleinsten Teilchen „formen“ durch ihre Art zu vibrieren alle anderen Teilchen, wie Elektronen, Protonen und andere Teilchenarten.

NICHTS DARF ES NICHT GEBEN:

In der Natur ist es „verboten“, dass es NICHTS gibt, es entsteht durch reine Energie Materie. Die eigentliche Geschichte des Universums beginnt nicht bei Null, sondern etwas später. Das Universum begann mit der unvorstellbar kurzen Plank-Zeit. (eine 10^-43 Sekunde) bis sich der Raum ausgedehnt hatte. Während der Plank-Zeit war es so klein, unvorstellbar klein, dass eine Quantenunschärfe (Teilchen können an 2 Orten gleichzeitig sein, wie im Doppelspaltexperiment) dominierte, die mit den heutigen Theorien nicht exakt zu beschreiben ist.

Virtuelle Teilchen entstanden spontan aus dem Vakuum und zerstrahlten wieder. Diese Vorgänge unterlagen keinen kausalen ( begründeten) Zusammenhängen und waren daher unvorhersehbar. Die heute bekannten 4 Naturkräfte: (Gravitation, elektromagnetische Kraft, starke und schwache Kernkraft) waren noch in einer einzigen, allumfassenden Kraft vereint. Die Planck-Ära endet mit einer ersten Aufspaltung dieser allumfassenden Kraft.

Am Häufigsten waren die Wasserstoffkerne (ein Proton) und Helium Kerne (zwei Protonen und zwei Neutronen), die sich freie Elektronen als die Temperatur des Urknalls niedrig genug fiel, durch die elektromagnetische Anziehungskraft eingefangen und so die fertigen Atome gebildet haben. Die Elektronen dürfen sich nach den Gesetzen der Quantenmechanik nicht im Kern aufhalten, wodurch sie um den Kern kreisen.

Alles, was schwerer als Wasserstoff und Helium ist und somit mehrere Protonen und Neutronen im Kern und Elektronen in der Hülle hat, wird in Sternen durch die KERNFUSION erbrütet. Die bei der Verschmelzung der Atomkerne frei gewordenen Elektronen bewegen sich aufgrund der hohen Temperatur frei und nicht an einen Kern gebunden. Durch die Bewegung der Elektronen, die eine (negative) Ladung besitzen, werden Magnetfelder induziert, die die Eruptionen an der Sternoberfläche erzugen (Sternenflares). Sie „schießen“ viele hunderttausend Kilometer von der Oberfläche des Sterns empor, bevor sie wieder auf ihn stürzen.

Da die Masse des Atomkerns der Atome, die zu einem neuen, schwereren Atomkern durch die Schwerkraft zusammengedrückt werden höher ist als die Masse des neuen Atoms, wird die Massendifferenz Energie in Form von sichtbarem Licht, nicht sichtbarer Gammastrahlung und Wärme (Infrarotstrahlung) umgewandelt, wobei die Lichtgeschwindigkeit „C“ (299.792,458 km / s) die Hauptrolle spielt

Der Stern leuchtet in dem Licht, dessen Temperatur er entspricht. Heiße Sterne leuchten in weißem und blauen, kühle in rotem Licht.

Gelbes Licht, wie das der Sonne, kommt aus durchschnittlich hellen Sternen. Je größer die Masse eines Sterns ist, umso mehr Materie kann er auf Grund der Schwerkraft zur Fusion bringen, und umso heller wie auch heißer leuchtet der Stern. Da die massereicheren Sterne mehr Materie zusammen drücken, ist ihre Leuchtkraft höher aber um so schneller verbraucht. Die Lebenszeit der heißeren Sterne ist dadurch umso kürzer.

Die Sterne (Sonnen) werden im Lauf ihres Lebenszyklus immer leichter, denn sie wandeln Masse in Energie um. Die Leuchtkraft der Sonne beispielsweise ist genau richtig, um nicht zu kühl zu sein, aber lange genug Energiereserven zu haben, um dem Leben auf der Erde genug Zeit zu geben sich zu entwickeln.

Unsere Heimatsonne ist auch ein Stern, der wie alle Sterne, seine Energie durch die Umwandlung von Masse in Energie gewinnt. Bei der unserem Heiatstern Sonne sind es etwa 4.000.000.000 kg Materie, die pro Sekunde in reine Energie umgewandelt werden. Diese Energie kommt auf der Erde und im Weltraum als sichtbares Licht und nicht sichtbare Strahlung an.

Die Masse der Sonne kann für ca. 10.000.000.000 Jahre Energie bereitstellen, dann wird sie den gesamten Wasserstoff zu Helium fusioniert haben. Um noch schwerere Elemente zu erbrüten ist die Masse der Sonne zu gering. Noch schwerere Elemente als Helium zu erbrüten kann ein Stern nur, wenn er eine größere Masse als die Sonne hat.

Kernfusionen sind die Energiequelle der Sterne, also auch unserer Sonne. In den meisten Sternen fusioniert dabei Wasserstoff über mehrere Zwischenschritte zu Helium („Wasserstoff Brennen“). Bei dem in diesen Sternen herrschende Druck liegt die dafür nötige Temperatur bei etwa 15.000.000°C. Wenn der Wasserstoff eines Sterns aufgebraucht und in Helium verwandelt ist, kommt die Energie aus der Fusion von Helium oder noch schwereren Atomkernen. Diese Fusionen liefern weniger Energie und benötigen höhere Drücke und Fusionstemperaturen.

Größere Sterne können mit ihrer Masse auch einen stärkeren Gravitationsdruck erzeugen, wodurch am Ende auch schwerere Elemente durch Fusion bis zur Massenzahl 56 entstehen, was Eisen entspricht. Elemente mit noch größeren Masse Zahlen können hingegen nicht mehr auf diese Weise entstehen, da die Fusionen der schwereren Elemente endotherm sind. Das heißt, weniger Energie liefern als sie benötigen, um in Gang zu kommen. Sie finden zum Beispiel in Neutronensternen statt, deren große Masse die Fusion zu schwereren Elementen möglich macht.

Ein Neutronenstern ist ein astronomisches Objekt mit einer extrem hohen Dichte und einem typischen Durchmesser von etwa 20 km bei einer Masse von bis zu Millionen oder sogar Milliarden Sonnenmassen!! Er steht am Ende seiner Sternentwicklung und stellt damit das Endstadium eines Sterns der genannten Massenklasse dar. Er besteht aus einer besonderen Materieform von Neutronen, die im Zentrum eine Dichte von etwa 100.000.000.000 kg/cm³ (100 Milliarden) bis zu 25.000.000.000.000 (25 Billionen) kg/cm³ aufweist. Das ist die gleiche Größenordnung wie die Dichte von reinen Atomkernen.

Das heißt, dass ein Kubikzentimeter dieser Materieform das Gewicht eines Eiswürfels mit einer Kantenlänge von mehreren Tausend Metern hätte!! Eine so extrem verdichtete Materieform ist eine fantastische Eigenschaft der Natur.

Wenn bei einem noch massereicheren Stern als ein Neutronenstern die Kernfusion und der dadurch herrschende Druck, der der Schwerkraft entgegen wirkt, aufgebraucht ist, kollabiert die Materie des Sterns so stark, dass ein ganzer Stern auf einen unendlich kleinen Punkt zusammengedrückt wird. Von diesen Sternen existiert nur noch die Masse, aber kein Volumen.

Es entsteht ein Objekt mit 0 Volumen und unendlicher Dichte – ein Schwarzes Loch ist entstanden! Schwarze Löcher sind die am meisten diskutierten Objekte im All. Schwarze Löcher sind unsichtbar, weil in ihrer direkten Nähe durch die extreme Gravitation die Zeit nicht vergeht, also stillsteht, und da keine Zeit vergeht, können die Photonen keinen „Weg“ zurücklegen, daher sind schwarze Löcher unsichbar. Erst ab dem „Schwarzschild – Radius“ um das schwarze Loch – entdeckt von Karl Schwarzschild – können die Photonen wieder „entkommen“, weil dort die Zeit wieder beginnt zu vergehen, und somit eine Bewegung (Strecke pro Zeit) der Photonen stattfinden kann. Man kann Schwarze Löcher nur am Verhalten von Objekten in deren Nähe nachweisen, direkt beobachten kann man ein unsichtbares Schwarzes Loch nicht.

Alle Sterne, egal ob klein wie unsere Sonne oder groß wie beispielsweise der Stern Beteigeuze im Sternbild Orion, erzeugen durch Kernfusion ihre unvorstellbaren Energiemengen, die man selbst aus Entfernungen von bis zu, je nach Leuchtkraft, Millionen Lichtjahren noch leuchten sehen kann. Wenn man in den Nachthimmel schaut, blickt man immer in die Vergangenheit, denn Licht hat eine endliche, wenn auch hohe Geschwindigkeit. Wenn man die Entfernung, die das Licht in einer Sekunde zurücklegt (299.792,458 km) auf ein Jahr hoch rechnet, kommt man auf die beeindruckende Distanz genau 9.460.730.472.580,8 Kilometern!! In Worten sind es

neun Billionen vierhundertsechzig Milliarden siebenhundertdreißig Millionen vierhundertzweinunsiebzig Tausend fünfhundertachzig Komma acht Kilometer!!! (im Durchschnitt mit Schaltjahr). Da Sterne Masse in Energie umwandeln, wird der Stern im Laufe seines Lebens also immer leichter. Sterne mit hoher Masse fusionieren viel Materie auf einmal, da der Druck im Stern höher ist und die Materie stärker verdichtet wird, so dass ihre Vorräte schneller aufgebraucht sind. Sie leuchten daher kürzer (einige Millionen Jahre) als massenärmere Sterne (zum Beispiel unsere Sonne).

Für den Lebensweg der Sterne gilt: Die Masse macht´s – je massereicher (schwerer) ein Stern ist umso schneller verbraucht er seinen Brennstoff, da die Materie stärker komprimiert wird, und desto intensiver laufen die Kernfusion Prozesse in seinem Inneren ab. Unsere Sonne hat mit 10.000.000.000 Jahren ein langes Leben. Bereits Sterne mit der dreifachen Sonnenmasse sterben nach nur 200.000.000 Jahren. Bei Sternen mit 10 Sonnenmassen ist schon nach 20.000.000 Jahren der Ofen aus!!!

Vor etwa 13.820.000.000 Jahren waren bei der Urknalltheorie (Energiekonzentration aus dem Nichts) erst der Raum und die Zeit selbst entstanden. Raum und Zeit sind das selbe, nur aus einer anderen Perspektive. Was vor dem Urknall gewesen war, darüber kann man nur spekulieren—vielleicht war NICHTS, denn ohne Zeit kann nichts sein, auch der Raum nicht, und somit kein Platz für Sterne und Planeten oder gar Leben!

Zeitdehnung durch Masse

Alles, was es gibt (sogar Licht) unterliegt der Schwerkraft (Gravitation).

Die Schwerkraft ist KEINE Kraft im übertragenen Sinne, wie sie etwa zwischen Magneten herrscht, sondern Schwerkraft entsteht durch die Krümmung des Raums, und die Planeten sowie andere Himmelskörper bleiben nur aneinander gebunden, auch über sehr große Distanzen, weil sich der Raum um ein jedes Objekt in alle 3 Dimensionen krümmt!! Eine Masse krümmt dabei auch die vierte Dimension, nämlich die Zeit.

Weil die Lichtgeschwindigkeit auf jeden Fall ihren Wert halten muss, verstreicht die Zeit langsamer, wenn ein längerer Weg durch die Krümmung des Raumes entsteht!! Wenn ein Lichtstrahl einer Krümmung im Raum folgen muss, verstreicht die Zeit umso Langsamer, als wenn die Krümmung eine direkte Strecke wäre.

Zeitdehnung durch Geschwindigkeit

In der Natur ist die Lichtgeschwindigkeit ( 299.792, 458 km/s) absolut und man kann sie nicht ändern! Weil sich die Lichtgeschwindigkeit nicht ändern lässt, muss sich stattdessen der Ablauf der Zeit ändern (Dilatation). Gemeint ist die Zeit im Vergleich zum Beobachter, der einen Reisenden von außen betrachtet. Beobachter und Reisender haben ein anderes Zeitmaß. Für den Ruhenden vergeht die Zeit auf der Uhr des Reisenden langsamer (man merkt den Unterschied erst bei extremen Geschwindigkeiten)!

Man kann zum Beispiel einen Lichtstrahl aus einem schnellen Objekt—einem Raumschiff oder bei Stillstand zum gleichen Ziel aussenden, der Lichtstrahl ist IMMER ZUR GLEICHEN ZEIT an seinem Ziel, er ist unveränderlich. Ein Reisender, der mit sehr hohen Geschwindigkeiten reist, erlebt deshalb ein anderes Zeitmaß als ein still Stehender. Er altert in seinem Bezugssystem langsamer als der stehende Beobachter. Die Natur hat noch viele Phänomene dieser Art auf Lager.

Über ein „Ende“ des Universums sind sich Physiker; Astronomen und Wissenschaftler weit gehend einig- es wird entweder immer größer und kälter, oder die Expansion stoppt und alles kontrahiert wieder, bis es nach dem „Big Crunch“ einen neuen Urknall gibt, sodass die Geschichte von vorne beginnt. Letzt endlich hängt das Schicksal davon ab, welche der treibenden Kräfte gewinnt – Die Gravitation, die alles wieder kollabieren lässt, oder die Dunkle Energie, die den Raum an sich auseinander treibt und zerreißen möchte. Vergessen wir nicht, dass wir in einer Zeit voller Entdeckungen leben, die uns die Schönheit und Perfektion des Universums zeigen. Sind wir also dankbar, diese Schönheit erleben zu können………………

Ich danke Ihnen dafür, dass Sie sich Zeit genommen haben die erste Homepage von mir zu lesen und hoffe, dass sie interessant und auch informativ für Sie war! Wenn der Lese Stoff viel Information für Sie enthält, hilft nur ein zweites Durchlesen!!!

Vielleicht werfen Sie ab jetzt einen respektvolleren Blick in den Nachthimmel!?

Ihr Marco Longobucco