Der Urknall beschreibt ein Ereignis, das den Beginn einer bestimmten Entwicklung im Universum markieren soll. Aus den Lichtdeutungen, eines der Hauptbetätigungsfelder der Astronomen, also aus der Auswertung der Eigenschaften der von leuchtender Materie ausgesandten Photonen aus den Weiten unseres Kosmos, sieht alles danach aus, als würden sich alle Galaxien von uns entfernen. Daraus zieht man den Umkehrschluss, dass früher einmal alle Materie viel dichter (verbunden mit sehr hohen Temperaturen) beieinander gewesen sein muss, und nur die ungeheuer große Kraft einer Urexplosion sie auseinander getrieben haben kann.
Mit Hilfe der Einsteingleichungen rechnen Wissenschaftler nun die Bewegung der Materie bis zu einer Singularität, einem Nichts ohne Raum und Zeit, aus dem alles ohne Ursache entstanden sein soll, zurück.
Diese Rückrechnung und die Annahme der explosionsartigen Ausdehnung von einem winzigen Punkt aus, führt zu vielen Widersprüchen, zu deren Ausräumung man unter anderem eine überlichtschnelle Raumausdehnung (Inflationstheorie) ins Spiel gebracht hat.
Der Urknall ist nur ein Bild
Es ist schwer bzw. nicht wirklich vorstellbar, warum die heute zu beobachtende sichtbare Materie und deren Bewegung gerade durch ein Urknall genanntes Ereignis in ferner Vergangenheit ihren Anfang genommen haben soll. Wenn aber eine Widerspruchsfreie Interpretation der heute bekannten Beobachtungen und Naturgesetze inclusive der Relativitätstheorie versucht werden soll, kommen die meisten Astrophysiker zu dem Bild einer Urexplosion vor endlicher Zeit.
Damit erschöpft sich aber auch schon die einheitliche Interpretation des Urknall-Begriffes selbst unter Wissenschaftlern.
Die auffälligsten Widersprüche sollen hier einmal dargestellt werden.
Der Urknall von einem Punkt
Hier zuerst jenes oft gedankenlos verwendete Urknallmodell, das von einem winzigen Punkt ausgeht.
Dieses „falsche“ Modell beschreibt auch die deutschsprachige Online-Enzyklopädie Wikipedia unter dem Stichwort „Universum“.
Zitat:
„Die klassische und heute weithin anerkannte Urknalltheorie geht davon aus, dass das Universum in einem bestimmten Augenblick, dem Urknall, aus einer Singularität heraus entstanden ist und sich seitdem ausdehnt … Zeit, Raum und Materie sind mit dem Urknall entstanden. Zeiten „vor“ dem Urknall und Orte „außerhalb“ des Universums sind physikalisch nicht definierbar. Daher gibt es weder ein räumliches „Außerhalb“, noch ein zeitliches „Davor“, noch eine Ursache des Universums.“
Bei Wikipedia wird zwischen Universum und unserem Kosmos an dieser Stelle nicht unterschieden.
Dieses Bild vom Urknall als ein falsches Bild beschreibt auch Prof. Dr. Rudolf Kippenhahn im Star Observer in der Rubrik „…so sehe ich das jedenfalls“ 6/98 S.70. Er tut dieses etwas literarischer: „Da gab es einen Punkt im Weltall, und von dem ging eine Explosion aus. Von anfangs unendlicher Dichte, flog die Materie weg in den leeren Raum. Eine gewaltige Explosionswolke dehnte sich kugelförmig aus. Die wurde von einer kugelförmigen, sich mit der Zeit vergrößernden Explosionsfront begrenzt. Davor war der Raum leer, hinter ihr war die Hölle los.“ So war seiner Meinung nach der Urknall nicht.
Rudof Kippenhahn, geboren 1926 in Bärringen (Tschechoslowakei), ist Mathematiker, Astronom und Astrophysiker. Er war u.a. Professor an der Universität Göttingen und von 1975 bis 1991 Direktor des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching bei München. Seither lebt er als Autor in Göttingen. So kann man auf dem Umschlag seiner „Kosmologie für die Westentasche“ aus dem Piper Verlag nachlesen. Es ist ein sehr interessantes und kompaktes 127 Seiten umfassendes Bändchen über die kosmologische Sicht dieses ausgewiesenen Fachmanns auf dem Gebiet der Astrophysik.
Dieses Urknallmodell lässt unseren Kosmos aus einer Singularität, ohne jede Ursache entstehen. Eine Singularität ist ein Schwarzes Loch. An diesem ist die Gravitation so extrem, dass es nichts nach außen lässt. Keine Materie und nicht einmal das Licht könnte so ein Schwarzes Loch verlassen. Unser Weltall mit seiner stark verdünnten Materie gegenüber dem vermuteten Anfangszustand, wie es sich uns heute darstellt, hätte also daraus nicht entstehen können.
Zur Planck-Zeit 10-43 s soll das Universum schon 1030 Planck-Längen groß gewesen sein. Das ist nach den Einsteingleichungen unmöglich.
Kürzlich erst wurde publiziert, dass Wissenschaftler mit Hilfe des „Hubble“-Weltraumteleskops eine Galaxie in 13,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung zur Erde entdeckt haben. Sie erhielt die Bezeichnung UDFj-39546284. Wir sehen die Galaxie also bei einem Alter des Kosmos von ca. 480 Millionen Jahre nach dem Urknall dort, wo sie vor 13,2 Millionen Jahren war. Die Frage ist also, wie diese Galaxie von der Singularität des Urknalls, einem winzigen Punkt des Raumes, in 480 Millionen Jahren in eine Entfernung von 13,2 Milliarden Lichtjahren kam ohne die Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten. Ein weiterer Wiedespruch dieses Urknall-Modells.
Und dann ist da noch die Entdeckung von Edwin Hubble, dass sich bis auf wenige nahe Ausnahme alle Galaxien einem bestimmten Gesetz folgend von uns entfernen. Das Hubblesche Gesetz besagt, dass die Fluchtgeschwindigkeit proportional mit der Entfernung anwächst. Also doppelte Entfernung gleich doppelte Geschwindigkeit, dreifache Entfernung gleich dreifache Geschwindigkeit usw. Dann müssten ab einer bestimmten Entfernung die Galaxien mit Überlichtgeschwindigkeit von uns wegstreben. Und das ist ja nach der Relativitätstheorie unmöglich. Nichts kann schneller als das Licht sein.
Prof. Dr. Kippenhahn schreibt im oben erwähnten Artikel, dass so wie er sich den den Urknall vorstellt, ihn die meisten Astrophysiker im Kopf hätten. Also nicht von einem Punkt ausgehend, sondern wie im nachfolgenden Abschnitt beschrieben.
Man kann sicher davon ausgehen, dass ein Direktor des Max-Planck-Instituts für Astrophysik eine größere Anzahl von Astrophysikern kennt. Außerdem hat Prof. Dr. Kippenhahn viele Berufsjahre lang Aufbau und Entwicklung von Sonnen untersucht und damit sicherlich einen tiefen Einblick in die Entwicklung des Kosmos selbst gewonnen.
Dann sei doch die Frage erlaubt, warum bei so vielen Widersprüchen, dieses „falsche“ Bild vom Urknall wider besseren Wissens immer noch ständig verwendet und verbreitet wird.
Der Urknall war Überall – Das „richtige“ Modell des Urknalls
Rudolf Kippenhahn stellt in oben genanntem Artikel und natürlich auch in dem Bändchen über seine Kosmologie das seiner Meinung nach richtige Bild vom Urknall dem falschen Bild entgegen.
Mit der Urknallthorie stimmen solche Beobachtungen wie das Auseinanderstreben der Galaxien, und die erst vorausgesagte und dann später wirklich gemessene kosmische Hintergrundstrahlung gut überein. Auch die Häufigkeit der in den ersten Minuten entstandenen chemichen Elemente wird durch die Urknalltheorie erklärt und kann durch Beobachtungen bestätigt werden.
Andere Beobachtungen wie die Entfernungen der ältesten Galaxien und bestimmte Rückschlüsse aus der Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien führen zu Widersprüchen mit dem Urknallmodell der Entstehung des Kosmos aus einer Singularität.
Damit man die Inflationstheorie mit ihrer überlichtschnellen Raumausdehnung umgeht, spricht viel für die Annahme, das die Materie in einem unbegrenzten Raumgebiet gleichmäßig verteilt war. Eine Singularität gab es nicht. „Die Schwerkraft der Materie zog jeden Körper mit gleicher Stärke in alle Richtungen. Die resultierende Schwerkraft war null.“ schreibt Prof. Dr. Kippenhahn. Welche Dichte der Materie dann aufgrund welcher unbekannter Naturgesetze die Urexplosion vor ca. 13,6 Milliarden Jahren ausgelöst hat weiß man nicht. Aber irgend eine unvorstellbar große Kraft, wie sie eigentlich nur eine riesige Explosion bereitstellen kann, muss ja die Materie auseinander getrieben haben. Die Bewegung ist heute gut zu beobachten. Und es war sehr heiß. Die Reste dieser enormen Wärmestrahlung ist in Form der Mikrowellenhintergrundstrahlung ja heute noch meßbar. Und wie nach dieser beschriebenen Explosion zu vermuten, kommt sie gleichmäßig aus jeder räumlichen Richtung. Die festgestellten kleinsten Temperaturdifferenzen sollen dabei schon im frühesten Kosmos auf die Bildung der großräumigen Materiestrukturen hindeuten.
Gegen den Urknall aus einer Singularität heraus spricht die Spezielle Relativitätstheorie. Diese besagt, dass von einem Punkt ausgesendetes Licht nicht durch vom gleichen Ausgangspunkt nachgesendetes Licht eingeholt oder überholt werden kann. Licht überholt nicht Licht. Dies gilt natürlich auch für vom gleichen Punkt nachgesendete Körper, die nicht schneller als das Licht sein können und somit das vorher ausgesendete Licht nicht ein- oder überholen können. Insofern war die heute in 13,2 Milliarden Lichtjahren gesichtete Galaxie niemals mit uns zum Urknall am selben Ausgangspunkt. Sie begann ihre Bewegung nach logischem Schluss relativ zu uns an einer anderen Stelle. Hierzu sagt die Spezielle Relativitätstheorie nichts aus.
Wenn sich nach dem Hubbleschen Gesetz in hinreichend großer Entfernung Galaxien mit Überlichtgeschwindigkeit von uns wegbewegen, waren diese niemals, auch nicht beim Urknall, mit uns am gleichen Ausgangspunkt. Da die Betonung immer auf „vom gleichen Ausgangspunkt“ liegt, soll das nicht den Regeln der Speziellen Relativitätstheorie widersprechen.