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<blockquote data-quote="H2SO4" data-source="post: 91618" data-attributes="member: 2506"><p>Weltmodelle</p><p></p><p>Die unterschiedlichen Arten, auf die sich unser Kosmos entwickeln kann, nennt man auch Weltmodelle bzw. nach Friedmann auch Friedmann- Modelle. Die im Weltraum verteilten Massen üben eine gemeinsame gravitative, nach innen gerichtete Kraft aus, welche die Expansionsgeschwindigkeit verringert. Die Friedmann- Modelle verbieten aber ein statisches, unveränderliches Weltall (wie die steady- state- Theorie es postuliert), denn in einem solchen All würde es keine Entwicklung geben, es wäre ohne Geschichte, was allen physikalischen Gesetzen widerspricht.</p><p></p><p>Man unterteilt die Friedmann- Modelle in zwei Gruppen: In der ersten ist die Massedichte so gering, dass die Expansion des Alls nicht zu stoppen ist (© < 1), die zweite Gruppe enthält diejenigen Weltmodelle, bei denen die Expansion eines Tages durch eine genügend hohe Massedichte umkehrt in eine Kontraktion (© >1). Der Grenzfall ist gekennzeichnet durch © = 1, ein Kosmos, bei dem die Expansion erst nach unendlich langer Zeit zum Stillstand kommt.</p><p></p><p>RaumkrümmungenDarstellungsversuch der Raumstruktur durch Vereinfachung auf 2 Dimensionen. Der Verlauf der Krümmung der Raumzeit ist für die 3 möglichen Zustände des Kosmos dargestellt. Links ist der Zustand des geschlossenen Universums (© >1) symbolisiert. In diesem Raum gibt es keine Geraden, sondern nur Geodäten. Rechts ist das offene Universum skizziert (© <1), es stellt sich sattelförmig dar. Der Grenzfall (Mitte) ist das flache Universum, es ist euklidisch.</p><p></p><p>Wie auch immer die Zukunft des Universums beschaffen sein wird, alle darin enthaltene Materie, Lebewesen eingeschlossen, können diesem Schicksal nicht entrinnen. Ist der Kosmos offen oder flach, wird er den Kältetod sterben. Irgendwann werden alle Sterne erlöschen, das All wird dunkel. Die sich jetzt bildenden Sterne haben noch 1014 Jahre zu leben. Nach verschiedenen Berechnungen bzw. Vermutungen könnten nach 1032 Jahren die Protonen beginnen zu zerfallen. Nach 1064 Jahren werden die Galaxien sich auflösen, alles kühlt sich auf den absoluten Nullpunkt ab. Dann werden nur noch Schwarze Löcher, Schwarze Zwerge und erkaltete Neutronensterne durch ein dunkles, von der Asche vergangener Sterngenerationen erfülltes, trostloses All ziehen. Nach der unvorstellbaren Zeitspanne von 10500 Jahren beginnen die Eisenkerne zu zerfallen. Warten wir noch "ein wenig" länger, vielleicht 10600 oder 101000 Jahre, werden selbst die massivsten Schwarzen Löcher verdampft sein. Leben wird es dann schon lange nicht mehr im Kosmos geben.</p><p></p><p>Sollte unser All wider Erwarten jedoch geschlossen sein, so wird es in vielleicht 20 Milliarden Jahren beginnen wieder zu kontrahieren. Es wird sich immer schneller zusammenziehen, erst werden einzelne Galaxien miteinander verschmelzen, dann ganze Galaxienhaufen. Das Weltall wird immer heißer und lebensfeindlicher, es wird erfüllt von Strahlung sein. Zum Schluss stürzt die ganze Raumzeit mit aller enthaltenen Materie und Energie in sich zusammen, bis nichts als ein Punkt unendlicher Dichte und unendlich kleiner Ausdehnung übrig bleibt. Dann hat die schwächste aller Kräfte, die Gravitation, den endgültigen Sieg über Zeit, Raum und Materie errungen. Vielleicht ist dieser big crunch aber auch die Geburtsstunde eines neuen Universums, eines neuen Raums und einer neuen Zeit. Wie auch immer, in der Geschichte des Universums ist kein happy end vorgesehen, und die Menschheit wird es sowieso nicht erleben können...</p><p></p><p>Weltpostulat</p><p></p><p>Als Weltpostulat oder kosmologisches Prinzip bezeichnet man folgende Aussage:</p><p>Das Universum ist, großräumig gesehen, überall gleich. Ein relativ zu seiner Umgebung ruhender Beobachter hat an jeden Punkt des Universums den gleichen Anblick wie wir von unserer Milchstraße aus. Die Fluchtbewegung und Verteilung der Materie, sowie die kosmische Hintergrundstrahlung erscheinen von jedem Ort aus gleich. Das Weltall ist großräumig homogen und isotrop, jeder Beobachter im All hat denselben Eindruck von den Eigenschaften und grandiosen Vorkommnissen im Universum.</p><p></p><p>Hubble Ultra Deep Field</p><p></p><p>Einer der tiefsten Einblicke in den frühen Kosmos: Diese Hubble Aufnahmen zeigen uns das Universum, als es unter den Galaxien noch hoch her ging. Dicht gedrängt, im Alter von 800 bis 1000 Millionen Jahren, waren Galaxienbegegnungen und Durchdringungen an der Tagesordnung. Für diese Aufnahmen war eine Gesamt- Belichtungszeit von über 11 Tagen notwendig.</p><p></p><p>Wie wir heute wissen, dehnt sich unser Universum unablässig weiter aus, und das sogar mit zunehmender Expansionsgeschwindigkeit. Als allgemein anerkannte Theorie der Entstehung des Kosmos gilt heute die Urknall- Theorie. Denkt man sich nämlich die Entwicklung des Alls in umgekehrter Zeitrichtung, so schrumpft es immer mehr zusammen, die Massendichte wird immer größer und die Ausdehnung immer kleiner. Irgendwann kommt man in Größenbereiche, in denen Effekte der Quantenwelt eine Rolle spielen. Das ist spätestens bei Erreichen der Planckzeit, 10-43 Sekunden nach dem Urknall der Fall. Mit unseren heutigen Theorien lassen sich diese Zustände allerdings nicht beschreiben: Die Relativitätstheorien gelten nur für großräumige Dimensionen, die Quantenmechanik schließt dagegen die Gravitation aus. So ist man nach wie vor auf der Suche nach einer vereinigten Theorie der Quantengravitation, deren Lösung vielleicht in der Superstringtheorie liegen könnte.</p><p></p><p>Die Urknalltheorie, das Standardmodell der heutigen Kosmologie, so plausibel sie auch klingt, weist aber einige Ungereimtheiten auf: Kurz nach dem Urknall sollte plötzlich aus irgendeinem Grund die Expansionsgeschwindigkeit kurzzeitig exponentiell angestiegen sein (Inflationsphase) und das All mit Überlichtgeschwindigkeit aufgebläht haben. Welche Ursache sollte so etwas veranlassen? Und warum sollte es zu Inhomogenitäten in der Dichte des jungen Kosmos gekommen sein, woraus dann später die Galaxien und Galaxienhaufen entstanden? Die Luft in unserem Zimmer verdichtet sich auch nicht plötzlich in einer Ecke. Die Ausbildung der beobachteten Strukturen leidet somit unter einem schweren Erklärungsdefizit. Zudem war das frühe Universum sehr gleichmäßig, wie aber kann das sein, wenn durch die extrem schnelle Expansion die verschiedenen Orte keinen Kontakt untereinander haben konnten und damit eine gleichmäßige Vermischung gar nicht stattfinden konnte?</p><p></p><p>Paul Steinhardt So gibt es noch viele ungelöste Fragen, die vielleicht durch ein neues, der modernen Superstring- (genauer: M-) Theorie entstammendem Modell gelöst werden könnten - dem von den Physikern Paul Steinhardt (Princeton- Universität) und Neil Turok, einem ehemaligen Mitarbeiter Hawking's entwickelten Ekpyrotischen Universum.</p><p></p><p>Ekpyrotisch bedeutet soviel wie "Feuersbrunst", doch dieser Name ist ein wenig irreführend. Um zum Ursprung des Universums zu gelangen, müssen wir uns jetzt in die Welt der allerkleinsten Abmessungen hineinversetzen, weit unterhalb der Ausmaße von Atomen, noch kleiner als ein einzelnes Teilchen. Die Stringtheorie beschreibt eine Welt, die sich auf der Planck- Länge von unvorstellbaren 10-35 [m] abspielt. In dieser Größenordnung sollen winzige Fädchen wie die Saiten einer Gitarre ("Strings") schwingen, und zwar in unendlich vielen Schwingungsmustern. Diese Schwingungsmuster erscheinen uns dann als Teilchen, Quarks, Elektronen oder vielleicht Gravitonen.</p><p></p><p> Jetzt nehmen Sie einmal Ihren Gartenschlauch in die Hand. Wenn Sie ihn betrachten, sehen Sie ihn durchaus als 3- dimensionales Gebilde. Aus einer Entfernung von 100 [m] gesehen, verschwinden die 3 Dimensionen, Sie erkennen lediglich einen Strich: Der Gartenschlauch erscheint 1- dimensional! Scheinbar haben sich 2 Dimensionen "eingerollt" und wir erkennen nicht mehr, dass er eine räumliche Ausdehnung hat. So ähnlich verhält es sich mit den Strings, sie schwingen in 9 Raumdimensionen, wobei 6 dieser Dimensionen winzig klein aufgewickelt sind - wir können sie niemals sehen. Lediglich die 3 bekannten Raumdimensionen Länge, Breite und Höhe können wir erfassen. </p><p></p><p>Die M- Theorie (genauer gesagt die heterotische M- Theorie) ist eine Weiterentwicklung der Stringtheorie und benötigt sogar 10 Raumdimensionen. Hier ist eine weitere Dimension aber nicht aufgewickelt, sondern man kann sie sich wie einen Strich vorstellen (mit einer Länge von 10-29 bis 10-35 Metern!), der durch zwei Raumpunkte begrenzt wird. Wenn wir uns einen vierdimensionalen Raum denken, was zugegebenermaßen bereits schlicht unmöglich ist, stellen diese Raumpunkte dreidimensionale Gebilde dar. Man kann sie sich als schwingende Membranen vorstellen, und deshalb werden sie auch Drei- Branen genannt.</p><p></p><p>Der Kosmos wäre nach der neuen Theorie eine solche Drei- Bran. Alle Materie und auch 3 der Grundkräfte der Natur können sich nur auf dieser Bran entfalten. Die Gravitation, die wie so oft eine Sonderstellung einnimmt, wäre allein in der Lage, den "Raum" zwischen zwei dieser Gebilde zu überbrücken und uns deren Existenz anzuzeigen.</p><p></p><p>3- Branen kommunizieren durch GravitationIm Ekpyrotischen Modell ist unser Kosmos ursprünglich eine dreidimensionale Membrane, eingebettet in einen 5- dimensionalen Raum. Diese Brane (rechts) liegt in einem gewissen Abstand von einer anderen Bran, die ebenfalls in die 5- dimensionale Raumzeit eingebunden ist. Durch Quantenfluktuationen entsteht zwischen beiden eine dritte Bran (rot).</p><p></p><p>Eine etwas andere Vorstellung ist, dass nach dem Ekpyrotischen Modell zwei dreidimensionale "Welten" über eine zusätzliche, 11te Dimension miteinander kollidierten und aneinander kleben blieben. Die kinetische Energie dieser Kollision wird dabei in hochenergetische Teilchen der bekannten Materie wie Elektronen, Photonen oder Quarks umgewandelt. Aus diesem Zusammenstoß resultiert auch eine endliche Temperatur, so dass die unbequemen Eigenschaften der Urknall- Theorie, eine Singularität von fast unendlich hoher Dichte und Temperatur sowie die vielleicht etwas vage Inflationsphase, einfach wegfallen könnten. Sehr elegant wird damit auch gelöst, dass unser Universum flach ist bzw. nur sehr wenig gekrümmt. Durch die Fluktuationen der Bran entstehen an einigen Stellen Unregelmäßigkeiten in der Temperatur und Dichte, welche wir heute in der Hintergrundstrahlung messen und in Form der Galaxien sehen können.</p><p></p><p>Die Kollision ist erfolgtNach Hunderten von Trillionen Trillionen Jahren könnte es geschehen sein, dass eine Bran mit einer anderen kollidierte, mit ihr verschmolz. Die hierbei freigewordene Energie zündete das, was wir als Urknall betrachten und kondensierte später zur bekannten Materie.</p><p></p><p>Entstehung der GalaxienDurch winzigste Schwankungen in der Energie- bzw. Materiedichte werden die Keime für die spätere Bildung der Galaxien gelegt, es entsteht ein Universum, wie wir es heute beobachten.</p><p></p><p>Die Bausteine des Ekpyrotischen Universums leiten sich, wie schon gesagt, von der Superstring- Theorie ab. Nach dieser sehr abstrakten Anschauung sind mindestens 6 Dimensionen zu einer Art mikroskopischem Ball zusammengerollt, so winzig, dass man sie niemals sichtbar machen könnte. Die Geometrie solcher Zustände nennt man nach deren Entdecker Calabi- Yau- Räume.</p><p></p><p>Calabi-Yau- RaumCalabi-Yau- RaumNebenstehend zwei Darstellungen, wie man sich Calabi- Yau- Räume vorstellen kann. Weil deren Ausdehnung so winzig ist, erscheint uns das Universum nur 4- dimensional, bestehend aus 3 Raum- und einer Zeitdimension. Es ist aber eingebettet in eine 5-dimensionale Raumzeit. Teilchen, die sich in einem solchen Raum bewegen sind gezwungen, sich innerhalb der 3 "sichtbaren" Raumdimensionen auf einer Seite des durch eine weitere Dimension getrennten Raums aufzuhalten. Allein die Gravitation könnte diese Grenze überwinden und Materie oder Licht beider Seiten miteinander koppeln. Zusätzlich könnten weitere dreidimensionale Oberflächen existieren, die parallel zu den Raumgrenzen angeordnet sind und Energie transportieren könnten. Diese dazwischenliegenden Flächen nennt man Branen, als Abkürzung für Membranen. Die Kollision, die eine heiße "Urknallphase" unseres Universums einleitet entsteht, wenn eine 3- Bran angezogen wird und in unseren sichtbaren Kosmos kollidiert.</p><p></p><p>Kollidierende UniversenHier noch einmal der ganze Vorgang in einer Animation. Eine durch Fluktuationen entstehende Bran wird von einer gegenüberliegenden angezogen, weil die Gravitation in der zusätzlichen Raumdimension wirkt. Durch die Kollision wird Energie frei, die zunächst als Strahlung vorliegt, nach einer Abkühlphase bilden sich daraus Materieteilchen, aus welchen später Sterne und Galaxien entstehen.</p><p></p><p>Das zyklische Universum</p></blockquote><p></p>
[QUOTE="H2SO4, post: 91618, member: 2506"] Weltmodelle Die unterschiedlichen Arten, auf die sich unser Kosmos entwickeln kann, nennt man auch Weltmodelle bzw. nach Friedmann auch Friedmann- Modelle. Die im Weltraum verteilten Massen üben eine gemeinsame gravitative, nach innen gerichtete Kraft aus, welche die Expansionsgeschwindigkeit verringert. Die Friedmann- Modelle verbieten aber ein statisches, unveränderliches Weltall (wie die steady- state- Theorie es postuliert), denn in einem solchen All würde es keine Entwicklung geben, es wäre ohne Geschichte, was allen physikalischen Gesetzen widerspricht. Man unterteilt die Friedmann- Modelle in zwei Gruppen: In der ersten ist die Massedichte so gering, dass die Expansion des Alls nicht zu stoppen ist (© < 1), die zweite Gruppe enthält diejenigen Weltmodelle, bei denen die Expansion eines Tages durch eine genügend hohe Massedichte umkehrt in eine Kontraktion (© >1). Der Grenzfall ist gekennzeichnet durch © = 1, ein Kosmos, bei dem die Expansion erst nach unendlich langer Zeit zum Stillstand kommt. RaumkrümmungenDarstellungsversuch der Raumstruktur durch Vereinfachung auf 2 Dimensionen. Der Verlauf der Krümmung der Raumzeit ist für die 3 möglichen Zustände des Kosmos dargestellt. Links ist der Zustand des geschlossenen Universums (© >1) symbolisiert. In diesem Raum gibt es keine Geraden, sondern nur Geodäten. Rechts ist das offene Universum skizziert (© <1), es stellt sich sattelförmig dar. Der Grenzfall (Mitte) ist das flache Universum, es ist euklidisch. Wie auch immer die Zukunft des Universums beschaffen sein wird, alle darin enthaltene Materie, Lebewesen eingeschlossen, können diesem Schicksal nicht entrinnen. Ist der Kosmos offen oder flach, wird er den Kältetod sterben. Irgendwann werden alle Sterne erlöschen, das All wird dunkel. Die sich jetzt bildenden Sterne haben noch 1014 Jahre zu leben. Nach verschiedenen Berechnungen bzw. Vermutungen könnten nach 1032 Jahren die Protonen beginnen zu zerfallen. Nach 1064 Jahren werden die Galaxien sich auflösen, alles kühlt sich auf den absoluten Nullpunkt ab. Dann werden nur noch Schwarze Löcher, Schwarze Zwerge und erkaltete Neutronensterne durch ein dunkles, von der Asche vergangener Sterngenerationen erfülltes, trostloses All ziehen. Nach der unvorstellbaren Zeitspanne von 10500 Jahren beginnen die Eisenkerne zu zerfallen. Warten wir noch "ein wenig" länger, vielleicht 10600 oder 101000 Jahre, werden selbst die massivsten Schwarzen Löcher verdampft sein. Leben wird es dann schon lange nicht mehr im Kosmos geben. Sollte unser All wider Erwarten jedoch geschlossen sein, so wird es in vielleicht 20 Milliarden Jahren beginnen wieder zu kontrahieren. Es wird sich immer schneller zusammenziehen, erst werden einzelne Galaxien miteinander verschmelzen, dann ganze Galaxienhaufen. Das Weltall wird immer heißer und lebensfeindlicher, es wird erfüllt von Strahlung sein. Zum Schluss stürzt die ganze Raumzeit mit aller enthaltenen Materie und Energie in sich zusammen, bis nichts als ein Punkt unendlicher Dichte und unendlich kleiner Ausdehnung übrig bleibt. Dann hat die schwächste aller Kräfte, die Gravitation, den endgültigen Sieg über Zeit, Raum und Materie errungen. Vielleicht ist dieser big crunch aber auch die Geburtsstunde eines neuen Universums, eines neuen Raums und einer neuen Zeit. Wie auch immer, in der Geschichte des Universums ist kein happy end vorgesehen, und die Menschheit wird es sowieso nicht erleben können... Weltpostulat Als Weltpostulat oder kosmologisches Prinzip bezeichnet man folgende Aussage: Das Universum ist, großräumig gesehen, überall gleich. Ein relativ zu seiner Umgebung ruhender Beobachter hat an jeden Punkt des Universums den gleichen Anblick wie wir von unserer Milchstraße aus. Die Fluchtbewegung und Verteilung der Materie, sowie die kosmische Hintergrundstrahlung erscheinen von jedem Ort aus gleich. Das Weltall ist großräumig homogen und isotrop, jeder Beobachter im All hat denselben Eindruck von den Eigenschaften und grandiosen Vorkommnissen im Universum. Hubble Ultra Deep Field Einer der tiefsten Einblicke in den frühen Kosmos: Diese Hubble Aufnahmen zeigen uns das Universum, als es unter den Galaxien noch hoch her ging. Dicht gedrängt, im Alter von 800 bis 1000 Millionen Jahren, waren Galaxienbegegnungen und Durchdringungen an der Tagesordnung. Für diese Aufnahmen war eine Gesamt- Belichtungszeit von über 11 Tagen notwendig. Wie wir heute wissen, dehnt sich unser Universum unablässig weiter aus, und das sogar mit zunehmender Expansionsgeschwindigkeit. Als allgemein anerkannte Theorie der Entstehung des Kosmos gilt heute die Urknall- Theorie. Denkt man sich nämlich die Entwicklung des Alls in umgekehrter Zeitrichtung, so schrumpft es immer mehr zusammen, die Massendichte wird immer größer und die Ausdehnung immer kleiner. Irgendwann kommt man in Größenbereiche, in denen Effekte der Quantenwelt eine Rolle spielen. Das ist spätestens bei Erreichen der Planckzeit, 10-43 Sekunden nach dem Urknall der Fall. Mit unseren heutigen Theorien lassen sich diese Zustände allerdings nicht beschreiben: Die Relativitätstheorien gelten nur für großräumige Dimensionen, die Quantenmechanik schließt dagegen die Gravitation aus. So ist man nach wie vor auf der Suche nach einer vereinigten Theorie der Quantengravitation, deren Lösung vielleicht in der Superstringtheorie liegen könnte. Die Urknalltheorie, das Standardmodell der heutigen Kosmologie, so plausibel sie auch klingt, weist aber einige Ungereimtheiten auf: Kurz nach dem Urknall sollte plötzlich aus irgendeinem Grund die Expansionsgeschwindigkeit kurzzeitig exponentiell angestiegen sein (Inflationsphase) und das All mit Überlichtgeschwindigkeit aufgebläht haben. Welche Ursache sollte so etwas veranlassen? Und warum sollte es zu Inhomogenitäten in der Dichte des jungen Kosmos gekommen sein, woraus dann später die Galaxien und Galaxienhaufen entstanden? Die Luft in unserem Zimmer verdichtet sich auch nicht plötzlich in einer Ecke. Die Ausbildung der beobachteten Strukturen leidet somit unter einem schweren Erklärungsdefizit. Zudem war das frühe Universum sehr gleichmäßig, wie aber kann das sein, wenn durch die extrem schnelle Expansion die verschiedenen Orte keinen Kontakt untereinander haben konnten und damit eine gleichmäßige Vermischung gar nicht stattfinden konnte? Paul Steinhardt So gibt es noch viele ungelöste Fragen, die vielleicht durch ein neues, der modernen Superstring- (genauer: M-) Theorie entstammendem Modell gelöst werden könnten - dem von den Physikern Paul Steinhardt (Princeton- Universität) und Neil Turok, einem ehemaligen Mitarbeiter Hawking's entwickelten Ekpyrotischen Universum. Ekpyrotisch bedeutet soviel wie "Feuersbrunst", doch dieser Name ist ein wenig irreführend. Um zum Ursprung des Universums zu gelangen, müssen wir uns jetzt in die Welt der allerkleinsten Abmessungen hineinversetzen, weit unterhalb der Ausmaße von Atomen, noch kleiner als ein einzelnes Teilchen. Die Stringtheorie beschreibt eine Welt, die sich auf der Planck- Länge von unvorstellbaren 10-35 [m] abspielt. In dieser Größenordnung sollen winzige Fädchen wie die Saiten einer Gitarre ("Strings") schwingen, und zwar in unendlich vielen Schwingungsmustern. Diese Schwingungsmuster erscheinen uns dann als Teilchen, Quarks, Elektronen oder vielleicht Gravitonen. Jetzt nehmen Sie einmal Ihren Gartenschlauch in die Hand. Wenn Sie ihn betrachten, sehen Sie ihn durchaus als 3- dimensionales Gebilde. Aus einer Entfernung von 100 [m] gesehen, verschwinden die 3 Dimensionen, Sie erkennen lediglich einen Strich: Der Gartenschlauch erscheint 1- dimensional! Scheinbar haben sich 2 Dimensionen "eingerollt" und wir erkennen nicht mehr, dass er eine räumliche Ausdehnung hat. So ähnlich verhält es sich mit den Strings, sie schwingen in 9 Raumdimensionen, wobei 6 dieser Dimensionen winzig klein aufgewickelt sind - wir können sie niemals sehen. Lediglich die 3 bekannten Raumdimensionen Länge, Breite und Höhe können wir erfassen. Die M- Theorie (genauer gesagt die heterotische M- Theorie) ist eine Weiterentwicklung der Stringtheorie und benötigt sogar 10 Raumdimensionen. Hier ist eine weitere Dimension aber nicht aufgewickelt, sondern man kann sie sich wie einen Strich vorstellen (mit einer Länge von 10-29 bis 10-35 Metern!), der durch zwei Raumpunkte begrenzt wird. Wenn wir uns einen vierdimensionalen Raum denken, was zugegebenermaßen bereits schlicht unmöglich ist, stellen diese Raumpunkte dreidimensionale Gebilde dar. Man kann sie sich als schwingende Membranen vorstellen, und deshalb werden sie auch Drei- Branen genannt. Der Kosmos wäre nach der neuen Theorie eine solche Drei- Bran. Alle Materie und auch 3 der Grundkräfte der Natur können sich nur auf dieser Bran entfalten. Die Gravitation, die wie so oft eine Sonderstellung einnimmt, wäre allein in der Lage, den "Raum" zwischen zwei dieser Gebilde zu überbrücken und uns deren Existenz anzuzeigen. 3- Branen kommunizieren durch GravitationIm Ekpyrotischen Modell ist unser Kosmos ursprünglich eine dreidimensionale Membrane, eingebettet in einen 5- dimensionalen Raum. Diese Brane (rechts) liegt in einem gewissen Abstand von einer anderen Bran, die ebenfalls in die 5- dimensionale Raumzeit eingebunden ist. Durch Quantenfluktuationen entsteht zwischen beiden eine dritte Bran (rot). Eine etwas andere Vorstellung ist, dass nach dem Ekpyrotischen Modell zwei dreidimensionale "Welten" über eine zusätzliche, 11te Dimension miteinander kollidierten und aneinander kleben blieben. Die kinetische Energie dieser Kollision wird dabei in hochenergetische Teilchen der bekannten Materie wie Elektronen, Photonen oder Quarks umgewandelt. Aus diesem Zusammenstoß resultiert auch eine endliche Temperatur, so dass die unbequemen Eigenschaften der Urknall- Theorie, eine Singularität von fast unendlich hoher Dichte und Temperatur sowie die vielleicht etwas vage Inflationsphase, einfach wegfallen könnten. Sehr elegant wird damit auch gelöst, dass unser Universum flach ist bzw. nur sehr wenig gekrümmt. Durch die Fluktuationen der Bran entstehen an einigen Stellen Unregelmäßigkeiten in der Temperatur und Dichte, welche wir heute in der Hintergrundstrahlung messen und in Form der Galaxien sehen können. Die Kollision ist erfolgtNach Hunderten von Trillionen Trillionen Jahren könnte es geschehen sein, dass eine Bran mit einer anderen kollidierte, mit ihr verschmolz. Die hierbei freigewordene Energie zündete das, was wir als Urknall betrachten und kondensierte später zur bekannten Materie. Entstehung der GalaxienDurch winzigste Schwankungen in der Energie- bzw. Materiedichte werden die Keime für die spätere Bildung der Galaxien gelegt, es entsteht ein Universum, wie wir es heute beobachten. Die Bausteine des Ekpyrotischen Universums leiten sich, wie schon gesagt, von der Superstring- Theorie ab. Nach dieser sehr abstrakten Anschauung sind mindestens 6 Dimensionen zu einer Art mikroskopischem Ball zusammengerollt, so winzig, dass man sie niemals sichtbar machen könnte. Die Geometrie solcher Zustände nennt man nach deren Entdecker Calabi- Yau- Räume. Calabi-Yau- RaumCalabi-Yau- RaumNebenstehend zwei Darstellungen, wie man sich Calabi- Yau- Räume vorstellen kann. Weil deren Ausdehnung so winzig ist, erscheint uns das Universum nur 4- dimensional, bestehend aus 3 Raum- und einer Zeitdimension. Es ist aber eingebettet in eine 5-dimensionale Raumzeit. Teilchen, die sich in einem solchen Raum bewegen sind gezwungen, sich innerhalb der 3 "sichtbaren" Raumdimensionen auf einer Seite des durch eine weitere Dimension getrennten Raums aufzuhalten. Allein die Gravitation könnte diese Grenze überwinden und Materie oder Licht beider Seiten miteinander koppeln. Zusätzlich könnten weitere dreidimensionale Oberflächen existieren, die parallel zu den Raumgrenzen angeordnet sind und Energie transportieren könnten. Diese dazwischenliegenden Flächen nennt man Branen, als Abkürzung für Membranen. Die Kollision, die eine heiße "Urknallphase" unseres Universums einleitet entsteht, wenn eine 3- Bran angezogen wird und in unseren sichtbaren Kosmos kollidiert. Kollidierende UniversenHier noch einmal der ganze Vorgang in einer Animation. Eine durch Fluktuationen entstehende Bran wird von einer gegenüberliegenden angezogen, weil die Gravitation in der zusätzlichen Raumdimension wirkt. Durch die Kollision wird Energie frei, die zunächst als Strahlung vorliegt, nach einer Abkühlphase bilden sich daraus Materieteilchen, aus welchen später Sterne und Galaxien entstehen. Das zyklische Universum [/QUOTE]
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