Evolution: Astronomie, Astrophysik, Kosmologie
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Evolution: Astronomie, Astrophysik, Kosmologie |
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Interessierte: Inflation |
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InhaltDas Standardmodell beinhaltet einige theoretische Konzepte, die über den Stand des Wissens der Laborphysik hinausgehen. Die Inflation ist ein wichtiges Beispiel dafür. Sie soll helfen, gewisse Fragen zu beantworten, die sich im Kontext des Standardmodells stellen, auf die wir sonst keine Antwort erhalten würden. Allerdings gibt es keine direkte Beobachtungsevidenz zu ihren Gunsten. Sie lebt vielmehr von physikalischen Theorien, die das Laborwissen weit überschreiten. |
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Inflation |
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Praktisch ganz am Anfang seiner Geschichte wurde das Universum durch die sog. Inflation „aufgebläht“. Inflation bedeutet, dass das Universum sich äußerst rasch exponentiell um viele Größenordnungen ausdehnte. Dieser Vorgang findet ungefähr in den ersten 10-33 (=1 geteilt durch eine Zahl mit 33 Nullen) Sekunden statt und wird vor allem durch die Teilchenphysik begründet, insbesondere durch sog. GUTs (grand unified theories), die noch nicht zum Standardmodell der Teilchenphysik gehören. Es gibt mehrere solche Theorien und keine ist bisher allgemein anerkannt. Die Auslösung der Inflation sehen die meisten Kosmologen im Vorhandensein gewisser Energiefelder. Das Universum wäre demnach zu dieser Zeit durch die Energiedichte dominiert gewesen, die durch die sog. kosmologische Konstante gegeben war, die damals noch einen viel höheren Wert gehabt haben sollte als heute (siehe |
Horizontproblem |
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Inflation wird postuliert, um einige Eigenschaften des Universums zu begründen, die sonst sehr verblüffend scheinen. Ein Beispiel dafür ist die Homogenität (=gleichmäßige räumliche Verteilung) des Universums, die z.B. durch den äußerst homogenen |
Weitere Gedanken zur Inflation |
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Neben der Lösung des Horizontproblems vermag die Inflation auch Antworten auf weitere Fragen zu geben, die im Standardmodell sonst unbeantwortet bleiben würden. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Flachheitsproblem. Die neueren Daten des |
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Ein anderes Beispiel für die Wirkungsweise der Inflation ist die Entstehung der anfänglichen Dichtefluktuationen, die im Verlaufe des Universums zu der heute ausgebildeten, grossräumigen Struktur des Universums durch Strukturformation (siehe Mit diesen Beispielen wird deutlich, dass die Inflation im Prinzip mehrere Probleme auf „einen Streich“ lösen kann. Damit wurde sie für die Urknalltheoretiker zu einem wichtigen Konzept, das heute von den meisten Kosmologen akzeptiert wird. Damit soll aber der hypothetische Charakter dieser Theorie nicht ausser Acht gelassen werden. Narlikar et al. (2001) schreiben beispielsweise über die Inflation: „Zum gegenwärtigen Zeitpunkt existiert keine direkte Unterstützung für die Inflation durch Beobachtungen. Noch gibt es irgend eine eindeutige, falsifizierbare Vorhersage aus der Inflation.“ Und weiter schreibt Narlikar (2002): „Über die Jahre durchlief die Idee der Inflation mehrere Modifikationen, um die Herausforderungen durch die Beobachtungen zu meistern, und nun ist es möglich, ein Modell zu finden, welches beinahe einen beliebigen Wert für Ωtotal (=bestimmt die Geometrie des Universums (offen, flach, geschlossen – Abb. 158)) und irgend eine Form für Pin (=Beschreibung der anfänglichen Dichtefluktuationen) liefert.“ |
Kommentar |
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Wie in anderen Bereichen (siehe Aus diesem Grund wäre es ist sicher angebracht, sich vorsichtig über diese frühe Phase des Universums zu äussern. Narlikar (2001) meint zur Theoriebildung über das sehr frühe Universum: „Gewöhnlich wird argumentiert, dass die Singularität (=anfängliches Urknallereignis, das durch unsere physikalischen Gesetze nicht mehr nachvollziehbar ist.) schliesslich durch ein perfekteres Modell der Quantengravitation ersetzt werden wird. In der Tat könnte das eine Rechtfertigung sein, vorausgesetzt man gibt auch zu, dass die Physik nahe dieser singulären Epoche mit äusserster Vorsicht gehandhabt werden muss […]. Heute werden die meisten Arbeiten der Strukturformation und Astroteilchen Physik, die auf der Entwicklung aus anfänglichen Bedingungen beruhen, mit einer Bestimmtheit vorgestellt, die die oben genannte Vorsicht untergraben. Einige Forscher haben in der Vergangenheit mit derselben Bestimmtheit über Modelle geurteilt, die sich gegenseitig ausschliessen!“ Angesichts der Tatsache dass das Universum in seiner Frühphase bis zum Ende der Inflation etwa 12 Grössenordnungen in der Energie, 17 Grössenordnungen in der Temperatur und über 50 Grössenordnungen in der Dichte durchlaufen hat, ist der Hinweis auf Vorsicht sicher nicht übertrieben. Dieser Sachverhalt kann umso mehr betont werden, da es sich bei diesem hypothetischen, anfänglichen Szenario um einen einmaligen Vorgang handelt, der im Universum keine Wiederholung finden wird. |
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Inflation
