Unser Kosmos
Eine Reise durch das Weltall
Am Rande der Ewigkeit
Es gibt eine Erfahrung, die wir alle teilen ungeachtet...
... unserer Sprache und Kultur:
Die der Geburt.
Doch ist unsere Erinnerung daran allenfalls verschwommen.
Es ist nicht so sehr Erinnerung sondern eher ein inneres Wissen...
... vom Stattfinden einer Art mystischer Transfiguration.
Es wäre verwunderlich, wenn sich diese tief gehende frühe Erfahrung...
... nicht in unseren Mythen und Religionen...
... in unserer Philosophie und Wissenschaft ausdrückte.
Die Geburt eines Kindes weist auf das Mysterium anderer Anfänge hin:
Der Beginn und das Ende von Welten...
... Unendlichkeit und Ewigkeit.
Wie hat das Universum begonnen?
Was gab es vorher?
Ob es vielleicht gar keinen Anfang gab?
Könnte das Universum unendlich alt sein?
Hat der Kosmos Grenzen?
Nach jetzigem Stand der Forschung hat das Universum...
... mit einer Explosion begonnen, die zur Ausdehnung des Raumes führte.
Vor etwa 15 Mrd. Jahren...
... war die ganze im heute sichtbaren Universum vorhandene...
... Materie und Energie auf die Fläche eines Stecknadelkopfs konzentriert.
In einer unermesslich gewaltigen Explosion flog der Kosmos auseinander:
Der Urknall.
Die Materie des Universums und der Raum selbst begannen sich...
... in alle Richtungen auszudehnen und tun es noch immer.
Diesen Vorgang stellen wir uns anhand eines über den...
... sich ausdehnenden Raum gespannten 3-dimensionalen Rasters vor.
Zunächst war der Kosmos weiß-glühend heiß.
Mit der Zeit kühlte sich die Strahlung ab...
... und im uns sichtbaren Licht wurde der Weltraum dunkel, wie er heute ist.
Dann begannen sich kleine Gastaschen herauszubilden.
Zarte, lang gezogene Gaswolken traten auf...
... Kolonien großer, schwerfälliger, sich langsam drehender Gebilde...
... die immer heller erstrahlten, bis sie schließlich...
... Lebewesen mit 100 Mrd. Lichtpunkten glichen.
Die größten Strukturen im Universum, die wir noch...
... heute sehen, entstanden: Die Galaxien. Und in einer bewohnen...
... wir einen entlegenen Winkel.
Wir leben in einem Universum aus Galaxien.
Es gibt unstrukturierte Klumpen unregelmäßiger Galaxien...
... kugelförmige oder elliptische Galaxien...
... und die graziösen blauen Arme der Spiralnebel.
Seit weniger als 1 Jh. Erforschen...
... wir die Galaxien, ihren Ursprung, ihre Entwicklung und ihre Bewegungen.
Lhre Erkundung verschafft uns neue Erkenntnisse...
... bis hin zu den fernsten Winkeln des Universums.
Mit unserem Schiff der Fantasie gelangen wir zu diesen fernsten Winkeln.
Der Kosmos wird uns in großem Maßstab sichtbar.
Die Erhabenheit der Galaxien wird uns durch die Wissenschaft enthüllt.
Sterne können auf verschiedenste Weise Galaxien bilden.
Wenn uns z.B. Ein Spiralnebel zugewandt ist...
... erkennen wir die von Mrd. Sternen erleuchteten Arme.
Oder wir sehen bei der Seitenansicht einer Galaxie...
... die innere Bahn von Gas und Staub...
... aus denen die Sterne entstehen.
In Balkenspiralen zieht sich ein Strom...
... von Sternmaterie durchs Zentrum...
... und verbindet die gegenüberliegenden Spiralarme.
Elliptische Galaxien gibt es als Riesen und Zwerge.
Viele Galaxien sind rätselhafte Formen...
... wo etwas furchtbar schief gegangen ist:
Mit Explosionen und Kollisionen...
... Gas- und Sternfahnen nach sich ziehend...
... die Brücken zwischen Galaxien schlagen.
Die Galaxien sehen starr und unbeweglich aus.
Doch sehen wir nur eine Momentaufnahme im kosmischen Film.
Über einen Zeitraum von 100 Jahrmillionen lösen sich...
... ihre Teile auf und setzen sich neu zusammen.
Galaxien sind fließende Gebilde aus Mrd. Sonnen...
... die durch Schwerkraft zusammengehalten werden.
Überall im Universum finden sich diese gigantischen Galaxieformen...
... und sie sind eine Quelle der Inspiration und Instruktion...
... für Mrd. Arten intelligenten Lebens.
Lhre Evolution unterliegt überall gleichermaßen den Naturgesetzen.
Mit einem Computer können wir...
... Bewegungen von Sternen darstellen...
... die jeweils dem Schwerkrafteinfluss aller anderen unterliegen.
Hier haben wir 1 Mrd. Jahre in wenige Sekunden kondensiert.
In manchen Fällen bilden sich Spiralarme ganz von alleine.
In anderen Fällen...
... führt die nahe Begegnung zweier Galaxien...
... zur Bildung von Spiralarmen.
Wenn aber 2 nahe Galaxien zusammenstoßen, fliegen...
... die Sterne wie eine Kugel durch einen...
... Bienenschwarm aneinander vorbei.
Die Gestalt der Galaxie kann jedoch verformt werden.
Die Kollision zweier Galaxien kann 100 Jahrmillionen dauern...
... und die zugehörigen Sterne...
... durch den intergalaktischen Raum ergießen.
Wenn eine kleinere Galaxie frontal in eine größere hineinstürzt...
... kann eines der seltenen unregelmäßigen Systeme entstehen:
Eine Ringgalaxie.
Mit einigen tausend Lichtjahren...
... Durchmesser hebt sich eine...
... Ringgalaxie vom samtschwarzen Raum höchst anmutig ab.
Eine vergängliche Figur auseinander gerissener Sterne...
... ein Spritzer im galaktischen Teich.
Galaxien sprengen sich gelegentlich selbst in die Luft.
Bei Quasaren, die Mrd. Von Lichtjahren entfernt sind...
... kann es sich um gewaltige Explosionen junger Galaxien handeln.
Doch sind wir nicht sicher.
Quasare sind noch immer ein Rätsel.
Galaxien zeigen uns eine universale Ordnung und Schönheit...
... aber auch Gewalttätigkeit von ungeahnten Ausmaßen.
Das All ist uns weder feindlich noch freundlich gesinnt:
Das Wohl und Wehe nichtiger Wesen wie uns berührt es nicht.
Quasare können Monsterausgaben von schnell rotierenden Pulsaren sein...
... oder durch viele Zusammenstöße von Mio. Sternen...
... im dicht gepackten galaktischen Kern entstanden sein...
... oder die Kettenreaktion von Supernovaexplosionen sein.
Laut mancher Astronomen entstehen Quasare, wenn Mio...
... von Sternen durch ein riesiges Schwarzes Loch im Galaxiekern fallen.
Ein Schwarzes Loch ist...
... etwas sehr Massereiches, Dichtes, und sehr Kleines...
... das in den Kernen naher Galaxien...
... vor sich hin tickt und surrt.
Selbst in einer wohlgesittet erscheinenden Galaxie...
... wie die Milchstraße gibt es allerlei Aufruhr und Tänze.
Mit Anmut und System folgen die Sterne der Milchstraße ihrer Bahn.
Die Sonne braucht 250 Mio. Jahre...
... für eine Umwanderung des Kerns.
Die Umkreisungen der äußeren Provinzen...
... dauern länger als die der inneren Regionen.
Es sammeln sich Gas und Staub in spiralförmigen Mustern.
An solchen Orten größerer Dichte bilden sich...
... junge, heiße, helle Sterne...
... die das Aussehen der Spiralarme bestimmen.
Diese heißen Sterne leuchten nur für etwa 10 Mio. Jahre...
... dann explodieren sie.
Wenn nun die Sterne eines Spiralarms ausgebrannt sind...
... bilden sich daraus hinter ihnen neue Sterne...
... und das Spiralmuster bleibt erhalten.
Die hier markierte Sonne hat sich...
... mehrfach während ihrer 20 Umkreisungen...
... der Milchstraße durch die Spiralarme bewegt.
Wir in unserer Zeit leben am Rande eines Spiralarms.
Nun haben wir die innergalaktischen Bewegungen auf...
... kleinem Raum über 1 Mio. Lichtjahre betrachtet.
Doch ist die Bewegung der Galaxien über...
... Jahrmilliarden Lichtjahre etwas ganz anderes.
Solche Bewegungen sind Überreste des Urknalls.
Der Schlüssel zur Kosmologie, dem Studium des...
... gesamten Universums, ist etwas...
... ganz Natürliches, eine alltägliche Erfahrung.
Angenommen ein sich bewegendes Objekt schickt...
... Wellen aus, z.B. Lichtwellen...
... oder auch Schallwellen, egal welche Art von Wellen.
Während sich das Objekt vorbei bewegt...
... verschiebt sich die Frequenz.
Das nennt man den Dopplereffekt.
Für den Lokomotivführer...
... bleibt der Ton der Zugpfeife gleich.
Er bewegt sich ja mit der Quelle des Tons.
Wenn man aber dem vorbeifahrenden Zug zusieht...
... dann hört man die Verschiebung der Tonlage:
Den Dopplereffekt.
Der Grund ist einfach zu verstehen...
... sobald man sich die Wellen vor Augen führt.
Ein stehender Zug hat kreisförmige Schallwellen...
... wie Ringe in einem Teich.
Setzen wir den Zug nun in Bewegung.
Die nach vorn gehenden Wellen werden zusammengepresst...
... und die nach hinten gehenden ausgedehnt.
Die verengten Wellen haben eine höhere Tonlage...
... als die ausgedehnten Wellen.
Das Gleiche gilt für Lichtwellen.
Bei Licht ist die Farbe, was die Frequenz beim Schall ist.
Komprimierte Lichtwellen sind blauer, d.h. Blauverschoben.
Ausgedehnte Lichtwellen sind röter, d.h. Rotverschoben.
Bei der Geschwindigkeit des Zugs...
... erkennt man eine Veränderung in der Tonlage, aber keine beim Licht.
Dazu fährt der Zug etwa 1 Mio. Mal zu langsam.
Es stellt sich heraus, dass der Dopplereffekt bei...
... den Lichtwellen den Schlüssel zum Kosmos birgt.
Den Beweis dafür erbrachte überraschenderweise...
... ein ehemaliger Maultiertreiber, der nur Volksschulbildung hatte.
Zu Beginn dieses Jhs. Wurde...
... auf dem Mount Wilson unter dem damals noch klaren Himmel...
... von Los Angeles das größte Teleskop der Welt gebaut.
Große ausladende Teile des Teleskops wurden mit...
... Mauleseln auf den Berg befördert.
Einer der Maultiertreiber war Milton Humason...
... der nichtsnutzige Sohn eines kalifornischen Bankiers.
Er war ein heller Kopf und neugierig über die Geräte...
... die er so mühsam geschleppt hatte.
Als das Teleskop 1917 fertig gestellt war...
... nahm er alle möglichen Arbeiten an der Sternwarte an.
Eines Nachts sprang er für den plötzlich...
... erkrankten Nachtassistenten ein.
Humason war ein Spieler und wurde...
... wegen seines Könnens beim Poker und Billard bewundert.
Aber sein Talent mit dem Teleskop fand noch mehr Bewunderung.
Er ging so geschickt und sorgsam mit den Instrumenten um...
... dass er das Teleskop ständig bedienen durfte.
Mit diesem Gerät wird das Licht ferner Galaxien...
... mit Hilfe eines Spiegels...
... von 250 cm Durchmesser auf eine fotografische Platte reflektiert.
Gegen Ende der 20er-Jahre stellte Humason selbst Beobachtungen an.
Mr. Nelson?
Ich bin im Coudé Raum, Sir.
Humason hatte inzwischen seinen...
... eigenen Nachtassistenten.
- Guten Tag, Mr. Nelson. - Guten Tag, Mr. Humason.
Wir werden um 18 Uhr anfangen.
Ich will ein Spektrogramm machen.
Jawohl, Sir.
Ein Teleskop muss sich mit größter Genauigkeit...
... auf einen bestimmten Punkt am Himmel ausrichten lassen.
Eine solche Maschine ist mit 75 t so massiv wie...
... eine Lokomotive. Sie muss sich aber so präzise wie ein Uhrwerk bewegen.
Alles muss genau kontrolliert werden.
Die Elektrizitätszufuhr muss pannenfrei sein.
Bereits Stunden vorher wird die Kuppel geöffnet...
... damit sich die Temperatur drinnen und draußen ausgleicht.
Humason bereitete die empfindlichen Filmstreifen...
... in ihren Metallbehältern vor...
... um mit dem Riesenteleskop...
... das schwache Licht ferner Galaxien einzufangen.
Dies war ein systematischer Prozess...
... mit dem Humason und sein Mentor, der Astronom Edwin Hubble...
... den Dopplereffekt beim Licht von den...
... am weitesten entfernten Galaxien messen wollten.
Die weit entfernten Galaxien waren nur erkennbar...
... wenn man mit dem größten Teleskop der Welt...
... sehr lange Belichtungszeiten einstellte...
... die oft eine ganze Nacht...
... und manchmal mehrere Nächte in Anspruch nahmen.
Humason gab seinem Assistenten die Sternkoordinaten...
... der gewünschten Galaxie.
Während der langen, kalten Nacht korrigierte er die Einstellung...
... damit das Teleskop auf die Galaxie gerichtet blieb.
Die Galaxie selbst war nicht durch das Teleskop erkennbar...
... sie konnte aber fotografisch mittels langer...
... Belichtungszeiten erfasst werden.
Das auf einen nahen, hellen Stern gerichtete Teleskop...
... wurde auf einen leeren Fleck daneben verschoben...
... an dem sich über Nacht...
... das Licht einer unsichtbaren Galaxie langsam sammelte.
Das Teleskop reflektierte dieses Licht...
... in das Spektrometer...
... wo es sich in die entsprechenden Spektrallinien verteilte.
Das Farbspektrum wurde auf kleinen Glasplatten festgehalten.
Bitte das Fahrwerk einrasten und auf den Fokusstern einschwenken.
Ist alles offen?
- Ich schwenke nach Osten. - Ja. Alles ist klar.
Ganz sachte nun.
Gut, ich hab's.
Jetzt gehen wir auf NGC 7-6-1-9.
Alles klar hier.
Wir machen eine 10-Stundenbelichtung.
Wie viel Uhr ist es?
19:15 Uhr.
Licht aus, bitte.
Der dunkle Spalt steht offen.
Ein großes Teleskop kann nur einen kleinen Himmelsspalt erfassen.
So wie sich die Erde dreht verschwindet der Leitstern...
... in wenigen Minuten aus dem Blickfeld des Teleskops.
Humason musste also die Galaxie im Augen behalten...
... während die komplizierte Mechanik...
... das Teleskop langsam entgegen der Erdrotation bewegte.
Das Teleskop ist wie eine Art Uhr.
Wie steht's mit der Kuppel?
Alles offen.
Diese Arbeit war schwierig, eintönig und ermüdend, und obwohl sie...
... es noch nicht wussten...
... trugen Hubble und Humason hiermit sorgfältig...
... den Beweis für den Urknall zusammen.
Sie fanden heraus, dass sich die Spektren mit...
... zunehmender Entfernung der Galaxien nach Rot verschoben.
Gut, machen Sie dicht.
Ich komme runter.
Wenn diese Rotverschiebung auf dem Dopplereffekt beruht...
... dann bewegen sich die fernen Galaxien von uns weg.
Am Ende seiner Nachtwache...
... nahm Humason das winzige galaktische Spektrum...
... und trug es vorsichtig hinunter zum Entwickeln.
Danke, Mr. Nelson.
Ich gehe jetzt in die Dunkelkammer.
- Schönen Tag noch. - Wiedersehen, Sir.
So fand...
... Humason eine Rotverschiebung in fast jeder Galaxie...
... gleich dem Dopplereffekt einer sich entfernenden Lokomotive.
Je weiter entfernt sie waren, desto schneller wurden sie.
Das Universum dehnte sich aus...
... und zog die Galaxien mit sich.
Eine atemberaubende Folgerung ergab sich aus diesen winzigen Glasscheiben.
Humason und Hubble hatten den Urknall entdeckt.
Die Leitlinien oben und unten hatte...
... Humason vorher aufgenommen.
In der Mitte ist das Spektrum einer relativ nahen Galaxie.
Jedes Element hat einen charakteristischen Fingerabdruck...
... eine Frequenzfolge der Lichtabsorption.
Hier fallen 2 dunkle Linien im Violettbereich auf...
... eine Folge von Kalzium in der...
... Atmosphäre der hunderte Mrd...
... Sterne in dieser Galaxie.
Nahegelegene Galaxien haben einen geringen Dopplereffekt.
Aber als er die Spektren einer schwachen, entfernteren Galaxie...
... aufnahm, sah er dasselbe Linienpaar...
... allerdings weiter zum Rot hin verschoben.
Und bei einer abgelegenen Galaxie in 4 Mrd. Lichtjahren Entfernung...
... fand er noch weiter nach Rot verschobene Linien.
Diese Galaxie dürfte mit 200 Mio. Km/h zurückweichen.
Die mühseligen Beobachtungen von Milton Humason...
... dem Astronomen und ehemaligen Maultiertreiber...
... wiesen die Ausdehnung des Universums nach.
Bei Diskussionen über die Struktur des Kosmos...
...reden Astronomen gern von der Krümmung des Raums...
...oder dass das Universum endlich aber grenzenlos sei.
Was soll das eigentlich heißen?
Stellen wir uns vor, wir wären alle...
...vollkommen flach...
...und dass wir dementsprechend in einem Flachland wohnen...
...in Anlehnung an Edwin Abbot, der es sich ausgedacht hatte und der...
...ein Shakespeare-Spezialist im viktorianischen England war.
Jedermann in Flachland ist natürlich flach.
Wir sind Vierecke, Kreise, Dreiecke...
...und wir eilen umher...
...und gehen in unsere flachen Häuser und unseren flachen Verrichtungen nach.
Wir besitzen Länge und Breite...
...aber keine Höhe.
Dass diese Formen hier eine gewisse Höhe haben, wollen wir ignorieren.
Nehmen wir an, sie seien ganz flach.
Dementsprechend ist uns Flachländern...
...links-rechts und vorwärts-rückwärts ein Begriff...
...doch von oben-unten fehlt uns jede Vorstellung.
Eines Tages taucht über Flachland...
...schwebend...
...eine seltsame 3-dimensionale Kreatur auf...
...die komischerweise wie ein Apfel aussieht.
Das 3-dimensionale Wesen...
...erblickt ein attraktives und sympathisches Viereck...
...wie es sein flaches Haus betritt...
...und spricht es in einer Aufwallung interdimensionaler...
...Freundschaft an.
"Hallo," sagt das 3-dimensionale Wesen.
"Wie geht's? Ich komme aus der 3. Dimension."
Das unglückliche Viereck schaut sich in seinem geschlossenen Haus um...
...ohne jemand zu sehen...
...und schlimmer noch, der Gruß scheint wie eine Stimme aus...
...dem eigenen Inneren zu kommen.
Es macht sich Sorgen um seinen Geisteszustand.
Das 3-dimensionale Wesen ist...
...über seine Einstufung als Hirngespinst verärgert...
...und so lässt sich der Apfel im Flachland nieder.
Nun kann aber ein 3-dimensionales Wesen in Flachland...
...nur teilweise existieren, d.h. Nur ein Querschnitt von ihm ist sichtbar.
Bei einem Rutsch durch Flachland wird er erst...
...an seinen Kontaktpunkten sichtbar.
Wir vollziehen das nach, indem wir den Apfel aufs Stempelkissen drücken...
...und dann in Flachland abstempeln.
Und da der Apfel scheibchenweise auf...
...Flachland niedergeht...
...sehen wir immer höher gelegene Scheiben...
...was wir darstellen...
...indem wir den Apfel schneiden.
Unser Viereck sieht im Laufe der Zeit auf mysteriöse Weise...
...aus dem Nichts und im geschlossenen Raum...
...verschiedene Objekte erscheinen...
...die sich im Aussehen drastisch unterscheiden.
Es muss daraus folgern, dass es den Verstand verloren hat.
Der Apfel ist recht unmutig über solche Borniertheit...
...und packt in einer weniger freundschaftlichen Geste...
...das Viereck und schleudert unser...
...flaches Wesen hinauf, wo es...
...in der 3. Dimension über Flachland flattert.
Zunächst hat das Viereck keine Ahnung...
...wie ihm geschieht. Es ist aus seinem Erfahrungsbereich gerissen.
Schließlich begreift es aber...
...dass es in die geschlossenen Räume von Flachland blickt.
Es kann in seine flachen Landsleute hineinschauen:
Es sieht Flachland aus einer...
...einzigartigen, fantastischen Perspektive.
Von der neuen Dimension aus bietet sich ihm...
...eine Art Röntgenstrahlenansicht.
Schließlich segelt unser Viereck wie ein Blatt wieder auf Flachland hinab...
...wo seine Freunde auf es zueilen.
Aus ihrer Sicht ist es plötzlich aus dem Nichts erschienen.
Es kam nicht heranspaziert, es erschien einfach von irgendwo.
Sie rufen aus: "Ja, was ist denn mit dir passiert?"
Und das arme Viereck hört sich sagen:
"Nun, ich war in einer anderen Dimension...
...die sich 'oben' nennt."
Da klopfen sie ihm auf die Seiten und trösten es...
...oder sie fragen:
"Zeig uns, wo das ist, die 3. Dimension."
Und das arme Viereck wird dazu nicht in der Lage sein.
Interessanter für uns...
...ist aber die Frage nach höheren Dimensionen.
Könnte es eine 4. Dimension geben?
Stellen wir uns einen Würfel vor.
Das machen wir auf folgende Weise:
Man verschiebt ein Liniensegment in gleichem Abstand und rechtem Winkel...
...zu sich selbst.
Das resultierende Quadrat verschiebt man rechtwinklig zu sich selbst...
...und erhält einen Würfel.
Dieser Würfel wirft einen Schatten.
Und diesen Schatten sehen wir als...
Normalerweise lernen wir das im 3. Schuljahr zu zeichnen.
...also als 2 Quadrate, deren Eckpunkte verbunden sind.
Wenn wir uns diesen 2-dimensionalen Schatten des Würfels ansehen...
...sehen wir, dass nicht alle Seiten gleich lang erscheinen.
Nicht alle Winkel sind rechte Winkel.
Das 3-D Objekt hat sich nur unvollkommen in die...
...2 Dimensionen übertragen lassen.
Es hat den Verlust einer Dimension mit einer Verzerrung bezahlt.
Nehmen wir nun diesen 3-dimensionalen Würfel...
...und tragen ihn durch die 4. physikalische Dimension:
Nicht so, oder so, oder so, sondern gleichzeitig...
...im rechten Winkel zu allen 3 Richtungen.
So eine Richtung kann ich...
...lhnen nicht zeigen, aber stellen Sie sich vor, es gäbe sie.
In diesem Fall hätten wir einen 4-dimensionalen Würfel...
...den man auch Tesserakt nennt.
Ich kann Ihnen keinen Tesserakt zeigen, weil wir in unseren...
...3 Dimensionen gefangen sind.
Was ich Ihnen zeigen kann, ist der 3-dimensionale Schatten...
...eines 4-dimensionalen Tesserakts.
Hier ist er und man sieht die beiden ineinandergeschachtelten Würfel...
...deren Eckpunkte durch Linien verbunden sind.
Bei einem echten Tesserakt wären alle Linien...
...gleich lang und alle Winkel rechtwinklig.
Das sehen wir hier aber nicht, was der Nachteil der Projektion ist.
Wie Sie sehen, können wir uns zwar die 4-dimensionale Welt nicht vorstellen...
...aber wir können sicherlich Überlegungen darüber anstellen.
Stellen wir uns jetzt ein Universum wie Flachland vor...
... genauso 2-dimensional und in allen Richtungen vollkommen flach.
Doch mit einer Ausnahme:
Ohne Wissen seiner Bewohner soll es...
... durch eine 3. Dimension...
... gekrümmt sein.
Vielleicht in eine Kugel...
... aberjedenfalls etwas außerhalb ihrer Erfahrung.
Auf kurze Distanz erscheint ihr Universum weiterhin flach.
Wenn aber jemand, der viel flacher und kleiner ist als ich...
...einen sehr langen Spaziergang geradeaus macht...
...entdeckt er etwas Rätselhaftes.
Angenommen er markiert seinen Ausgangspunkt hier...
...und macht sich auf den Weg, die Welt zu erforschen.
Er kehrt nie um und gelangt nie zu einem Rand.
Was er nicht weiß ist, dass sein flaches Universum...
... tatsächlich zu einem enormen Ball gekrümmt ist.
Er merkt nicht, dass er um einen Globus herumgeht.
Warum sollte seine Welt gebogen sein?
Weil das Universum so viel Masse hat...
... dass die Schwerkraft den Raum...
... wellt und zu einer Kugel krümmt.
Unser Flachländer weiß das aber nicht.
Nach langer Zeit findet er sich am Ausgangspunkt wieder.
Es muss eine 3. Dimension geben.
Unser Flachländer kann sie sich nicht vorstellen, aber er kann...
...sie logisch erschließen.
Wenn wir nun 1 Dimension hinzufügen...
...dann haben wir nach Ansicht vieler Kosmologen...
...eine der unseren ähnliche Situation.
Wir sind 3-dimensionale Wesen, gefangen in 3 Dimensionen.
Wir stellen uns das Universum gewissermaßen 3-dimensional flach vor...
...doch könnte es durchaus in eine 4. Dimension gekrümmt sein.
Wir sprechen über eine 4. Dimension, aber erfahren können wir sie nicht.
Man kann sie nicht zeigen.
Es gibt rechts-links, vorwärts-rückwärts und oben-unten...
...und noch andere Richtungen...
...in gleichzeitigen rechten Winkeln zu diesen bekannten Dimensionen.
Nun stellen wir uns vor, das Universum dehne sich aus.
Was passiert, wenn wir es wie einen 4-dimensionalen Ballon aufblasen?
Ein Astronom in irgendeiner Galaxie...
... würde denken, alle anderen Galaxien liefen davon.
Und zwarje ferner sie sind, desto schneller.
Genau das haben Humason und Hubble herausgefunden.
Dieses gekrümmte Universum hat keine Begrenzung und keinen Mittelpunkt.
Das Universum kann sowohl endlich als auch unbegrenzt sein.
Die Rotverschiebung ferner Galaxien...
...bedeutete für Humasons Zeitgenossen...
...dass wir im Zentrum eines sich ausdehnenden...
...Universums sind, d.h. Einem bevorrechtigten Ort.
Wenn es sich aber ausdehnt...
...sähen Beobachter in jeder Galaxie ungeachtet einer...
...Krümmung zur 4. Dimension doch genau dasselbe:
Alle Galaxien laufen vor ihnen davon...
...als hätten sie einen fürchterlichen intergalaktischen Fauxpas begangen.
Ist genügend Materie für eine geschlossene Form vorhanden...
...dann ist das Universum wie eine Kugel gekrümmt.
Gibt es nicht genug Materie für einen geschlossenen Kosmos...
...dann hätte unser Universum eine...
...offene, sich ewig in alle Richtungen ausdehnende Oberfläche.
Dieses Satteluniversum ist nur eins in einer Vielzahl...
...möglicher Arten von offenen Universen.
Anders als geschlossene Universen wie die Kugel...
...haben offene Universen unendlichen Raum.
Wenn unser Universum geschlossen ist...
... dann gelangt nichts hinaus, keine Materie, kein Licht.
Wir lebten dann in einem Schwarzen Loch.
Es gäbe einen möglichen Weg hinaus:
Ein hypothetischer Tunnel oder ein Wurmloch durch die nächste Dimension...
... d.h. Ein Ort, der Materie und Licht aufsaugt.
Können wir so ein Wurmloch finden? Und so eine Reise überleben?
Kämen wir in einer anderen Zeit, oder an einem anderen Ort...
... oder einem anderen Universum...
... oder anderswo hier bei uns heraus?
Um ein Schwarzes Loch zu erleben, brauchen wir...
...uns nur umzusehen.
Nur wissen wir nicht, ob das Universum offen oder geschlossen ist.
Außerdem bezweifeln manche Astronomen, dass die...
...Rotverschiebung ferner Galaxien...
...auf den Dopplereffekt zurückgeht.
Sie sind skeptisch über ein sich ausdehnendes Universum und den Urknall.
Vielleicht werden unsere Nachfahren für unsere Ignoranz...
...ähnliches Mitgefühl wie wir für unsere Vorfahren verspüren...
...die nichts von der Bewegung der Erde um die Sonne wussten.
Trifft die Vorstellung eines Urknalls...
...mit nachfolgendem expandierenden Universum zu...
...was war vorher?
Ein winziges Universum ohne alle Materie...
...bis sie plötzlich aus dem Nichts entstand?
Aber wie soll das geschehen sein?
In vielen Kulturen ist die übliche Antwort...
...dass Gott oder Götter die Welt aus dem Nichts erschaffen haben.
Doch wenn wir den nötigen Mut aufbringen...
...müssen wir natürlich weiterfragen:
Woher kommt Gott?
Wenn wir auf diese Frage keine Antwort wissen...
...können wir sie uns schenken und...
...zugeben, dass wir über den Ursprung des Universums nichts wissen?
Wenn wir aber sagen, Gott habe es immer gegeben...
...warum dann nicht statt Gott...
...gleich Universum sagen?
Die Schöpfung ist dann nicht nötig, weil es immer da war.
Dies sind keine einfachen Fragen.
Kosmologie führt uns die größten Mysterien...
...vor Augen und wirft Fragen auf...
...die einst nur in Religion und Mythos angesprochen wurden.
"Wer weiß mit Sicherheit?
Wer hier kann es erklären?
Was ist der Ursprung? Woher kam die Schöpfung?
Die Götter kamen nach der Entstehung dieser Welt.
Wer kann dann vom Ursprung der Welt wissen?
Niemand weiß vom Beginn der Schöpfung oder ob...
... Er der Schöpfer war oder nicht.
Er, der alles aus der Höhe betrachtet.
Nur Er weiß...
... oder vielleicht weiß Er's auch nicht."
Diese Worte sind 3.500 Jahre alt.
Sie stammen aus der Rig-Veda...
... einer Sammlung früher Sanskrit Texte.
Die am höchsten entwickelten Ansichten zur Kosmologie kommen...
... aus Asien, insbesondere Indien.
Hier besteht eine Tradition des Infragestellens...
... mit natürlicher Demut in Hinsicht auf die großen kosmischen Rätsel.
Inmitten ihrer täglichen Arbeit...
... wie beim Ernten und Dreschen von Getreide fragten...
... sich Menschen überall in der Welt:
Wo kam das Universum her?
Solch eine Frage zu stellen ist bezeichnend für unsere Art.
Wir neigen dazu, die Herkunft...
... des Kosmos anhand vertrauter biologischer Begriffe darzustellen.
Die Paarung kosmischer Gottheiten...
... ein schlüpfendes kosmisches Ei...
... oder das Aufsagen einer magischen Formel.
Der Urknall ist wissenschaftlicher Weltschöpfungsmythos.
Er entspringt demselben Bedürfnis...
... das kosmologische Rätsel zu lösen.
Die meisten Kulturen hielten die...
... Welt für nur wenige 100 Generationen alt.
Dass der Kosmos viel älter sein könnte, stellte sich fast niemand vor.
Nicht so die Hindus.
Wie alle anderen Gesellschaften...
... beachteten auch sie den Kreislauf der Natur.
Das Auf- und Untergehen der Sonne und der Sterne...
... die Phasen des Mondes...
... die wechselnden Jahreszeiten.
In Südindien findet im Januar...
... eine uralte Zeremonie statt...
... ein Freudenfest zum Dank an die...
... Natur für die reichliche Ernte.
Jeden Januar liefert die Natur den Reis zur Feier von Pongal.
Sogar die Zugtiere haben den Tag frei und werden mit Girlanden geschmückt.
Farbenfrohe Muster auf dem Boden sollen Harmonie...
... und Glück für das kommende Jahr bringen.
Pongal ist ein einfacher Reisbrei mit süßer Milch, der die Ernte...
... und den Jahreszeitenwechsel symbolisiert.
Es ist jedoch nicht nur ein Erntefest.
Es ist mit einer anmutigen und kosmologischen Tradition verbunden.
Mit dem Pongalfest erfreut man sich...
... am Kreislauf der Natur.
Nun folgen diese Kreisläufe dem Willen der Götter.
Wenn es für Menschen Lebenszyklen gibt...
...muss es nicht auch für die Götter Lebenszyklen geben?
Der Hinduismus ist die einzige große Weltreligion...
...die den Kosmos selbst in den ewigen Kreislauf...
...enormer, ja unzähliger...
...Tode und Wiedergeburten einbezieht.
Es ist die einzige Religion mit Zeitvorstellungen...
...die, zweifellos rein zufällig, unserer modernen Kosmologie entsprechen.
Die Zyklen erstrecken sich vom gewöhnlichen Erdentag...
...bis zum Tag des Brahma...
...der 8,64 Jahrmilliarden dauert...
...also länger als Erde und Sonne zurück reicht...
...und etwa die Hälfte der Zeit seit dem Urknall.
Doch der Hinduismus kennt noch größere Zeiträume.
Es gibt eine tiefe und ergreifende Vorstellung...
...das Universum sei nur der Traum eines Gottes...
...der nach 100 Brahmajahren...
...in einen traumlosen Schlaf übergeht...
...mit dem sich auch das Universum auflöst.
Nach einem weiteren Brahmajahrhundert rührt sich der Gott wieder...
...kommt zu sich und beginnt erneut...
...den großen kosmischen Lotustraum zu träumen.
Daneben gibt es noch...
...zahllose weitere Universen...
...mit jeweils ihrem eigenen...
...den kosmischen Traum träumenden Gott.
Solche umfassenden Ideen erfahren durch eine vielleicht noch größere...
... ldee eine Mäßigung.
Es heißt...
... dass die Menschen vielleicht weniger Träume...
... der Götter sind, als umgekehrt...
... Götter Träume der Menschen sind.
Es gibt in Indien viele Götter...
...und jeder Gott hat viele Erscheinungsformen.
Diese im 11. Jh. Gegossenen Bronzen der Tschola-Epoche...
...umfassen mehrere Inkarnationen des Gottes Schiwa...
...wie hier bei seiner Hochzeit.
Die eleganteste und großartigste Darstellung...
...zeigt die Erschaffung des Universums zu Beginn...
...eines jeden kosmischen Zyklus:
Ein als kosmischer Tanz von Schiwa bekanntes Motiv.
Der Gott hat 4 Hände.
Die Hand oben rechts hält eine Trommel...
...deren Klang die Schöpfung begleitet.
In der Hand links oben ist ein Flammenbündel...
...als Mahnung daran, dass das neuerschaffene Universum...
...in Jahrmilliarden der völligen Vernichtung anheim fallen wird.
Schöpfung und Vernichtung.
Diese tiefen und schönen Bilder...
...sind Kernstücke des Hinduismus...
...wie es hier im Tscholatempel von Darasuram zu sehen ist.
Sie scheinen unsere modernen astronomischen Ideen vorherzusagen.
Zweifellos hat sich das Universum seit dem Urknall ausgedehnt...
...was aber nicht heißt, dass die Expansion bis in Ewigkeit anhält.
Unterschreitet die Materie im Universum einen kritischen Punkt...
...dann reicht die Schwerkraft der sich entfernenden Galaxien...
...nicht aus, der Ausdehnung Einhalt zu gebieten...
...und das Universum strebt auf immer auseinander.
Wenn es mehr Materie enthält, als wir sehen...
...z.B. In den Schwarzen Löchern oder im heißen...
...aber unsichtbaren Gas zwischen den Galaxien...
...dann wird das Universum zusammengehalten...
...und folgt dem indischen Kreislauf...
...von Schrumpfen und Ausdehnung.
Also ein Kosmos ohne Ende, und Universum folgt auf Universum.
In so einem oszillierenden Universum...
...ist der Urknall nicht die Schöpfung des Kosmos...
...sondern nur das Ende des letzten Zyklus...
...d.h. Die Zerstörung seiner letzten Inkarnation.
Vielleicht ist keine dieser modernen...
...Kosmologien nach unserem Geschmack.
Nach der einen dehnt sich das vor 15 bis 20 Mrd. Jahren...
...irgendwie aus dem Nichts entstandene Universum...
...in alle Ewigkeit aus...
...bis die letzte Galaxis hinter...
...unserem kosmischen Horizont verschwunden ist.
Dann können die Galaxisforscher Daumen drehen...
...die Sterne erkalten und sterben, die Materie selbst zerfällt...
...und das Universum verwandelt sich...
...in einen dünnen Schleier aus Elementarteilchen.
Nach der anderen Sicht besitzt das oszillierende Universum...
...weder Anfang noch Ende, und wir befinden...
...uns inmitten eines endlosen Zyklus...
...von Tod und Wiedergeburt, ohne dass irgendwelche Information...
...am Scheitelpunkt der Bewegung durchsickert.
Keine Kunde von den Galaxien, Sternen, Planeten...
...Lebensformen, Zivilisationen...
...der vorausgegangenen Inkarnation des Universums...
...dränge je zu uns durch...
...da alles mit dem...
...Urknall unterginge.
Das Schicksal des Universums in beiden...
...Kosmologien mag uns bedrücken.
Ein Trost bleibt uns mit den ungeheuren Zeiträumen.
Denn diese Ereignisse werden sich über -zig Jahrmilliarden erstrecken.
Wir Menschen und unsere wie immer gearteten Nachfahren...
... können eine Menge Gutes in den Jahrmilliarden vollbringen...
... ehe der Kosmos stirbt.
Wenn das Universum wirklich oszilliert...
...und die moderne Version der alten Hindu Kosmologie zutrifft...
...erheben sich noch seltsamere Fragen.
Nach Ansicht mancher Wissenschaftler wird sich...
...die Kausalität umkehren, wenn einer...
...Rotverschiebung eine Blauverschiebung folgt...
...d.h. Die Wirkung geht der Ursache voraus.
Erst breiten sich von einem...
...Punkt im Wasser Wellen aus.
Dann werfe ich einen Stein in den Teich.
Die Wissenschaftler interessiert auch, was bei einem oszillierenden...
...Universum an den Scheitelpunkten passiert...
...d.h. Beim Übergang vom Schrumpfen zur Ausdehnung.
Einige meinen, dass es dann zu einer willkürlichen...
...Umkrempelung der heute geltenden Naturgesetze kommt...
...die aus dieser Sicht nur eine von unendlich...
...vielen möglichen Naturgesetzen darstellen.
Es leuchtet aber ein...
...dass nur eine begrenzte Auswahl von Naturgesetzen...
...zur Existenz von Galaxien, Sternen, Planeten...
...Leben und Intelligenz führen kann.
Würden die Naturgesetze an den...
...Drehpunkten wahllos geändert, dann verdankten...
...wir es einem außergewöhnlichen Zufall...
...dass der kosmische Spielautomat diesmal...
...ein Universum ausspuckte, in dem wir leben können.
Leben wir also in einem Universum, das sich ewig ausdehnt...
...oder in einem, in dem Zyklen in endlosem Wechsel aufeinander erfolgen?
Es gibt Wege, dies festzustellen...
...nicht durch Mystizismus, sondern mittels...
...wissenschaftlicher Erfassung der...
...Gesamtmenge der Materie im Universum...
...oder indem wir bis an den Rand des Kosmos schauen.
Mit Radioteleskopen lassen sich Quasare aufspüren...
... die sich Mrd. Lichtjahre...
... entfernt mit dem Raum ausdehnen.
So tief in den Weltraum zu blicken...
... heißt zugleich, weit in die Zeit zurückzublicken...
... zurück zum Horizont des Universums...
... zurück zur Zeit des Urknalls.
Radioteleskope können sogar die...
... kosmische Hintergrundstrahlung ausmachen.
Die Feuer des Urknalls sind abgekühlt, seine rot verschobenen Wellen...
... schwingen noch durch die Korridore der Zeit.
Dies ist der Very Large Array...
... eine Sammlung aus 27 phasengerecht...
... gekoppelten Radioteleskopen...
... in einer entlegenen Gegend New Mexicos.
Moderne Radioteleskope sind unerhört empfindliche Geräte.
Die von einem fernen Quasar ausgehende von ihnen...
...aufgefangene Strahlung ist so schwach, dass sie sich...
...vielleicht auf ein Billiardstel Watt beläuft.
Es ist erstaunlich, dass die von sämtlichen Radioteleskopen der Erde...
...registrierte, von außerhalb des...
...Sonnensystems stammende Gesamtmenge...
...an Energie weniger als die Energie einer zu Boden fallenden...
...Schneeflocke ausmacht.
Radioastronomen haben es bei der Aufspürung der...
... kosmischen Hintergrundstrahlung...
... beim Auszählen von Quasaren und der Suche nach...
... Signalen von intelligentem Leben im All mit kaum...
... wahrnehmbaren Energiemengen zu tun.
Diese wie riesige Blumen in der Wüste von New Mexico wachsenden...
... Radioteleskope...
... sind Monumente der menschlichen Genialität.
Die schwachen Radiowellen werden aufgefangen...
... gebündelt, zusammengestellt und verstärkt, und dann...
... in Bilder von Nebel, Galaxien und Quasaren umgewandelt.
Hätte man für Radiolicht geeignete Augen...
... wären sie größer als Wagenräder...
... und dies ist, was man sähe.
Eine elliptische Galaxis mit einem...
... langen, in den Radiowellen leuchtenden Streifen hinter sich.
Radiowellen zeigen uns ein Universum von Quasaren...
... zusammentreffenden Galaxien und gewaltigen Explosionen.
Immer wenn wir den Kosmos mit einer anderen Lichtquelle...
... betrachten, eröffnen sich neue Perspektiven.
So wie die Regungen vom Rande des Kosmos uns deutlicher werden...
... verstehen wir mehr und mehr.
Die Erforschung der Vergangenheit und des Verborgenen...
... dient der Menschheit zur...
... Beantwortung der großen kosmologischen Fragen.
In neuster Zeit hat man Röntgenstrahlung...
...mit Hilfe von erdumkreisenden Satelliten festgestellt.
Künstliche Satelliten wurden gestartet, die sich nicht...
...mit sichtbarem Licht oder Radiowellen befassten...
...sondern mit Röntgenstrahlung.
Es scheint zwischen den Galaxien eine starke...
...Röntgenstrahlung zu geben...
...die auf eine riesige Wolke extrem heißen Wasserstoffs zurückgeführt wird.
Wenn solch große Mengen dieser Materie...
...für alle Galaxienhaufen typisch sind...
...dann reicht die Materie vielleicht, um den Kosmos zu schließen und uns...
...für immer in einem oszillierenden Universum gefangen zu halten.
Wäre der Kosmos geschlossen...
... ergäbe sich eine sonderbare und fesselnde Möglichkeit...
... eine der großartigsten Annahmen der Wissenschaft oder Religion.
Sie ist völlig unbewiesen...
... und wird vielleicht unbeweisbar bleiben, doch sie ist recht aufregend.
Demnach wäre unser ganzes Universum bis zur entferntesten Galaxie hin...
... nichts als ein geschlossenes...
... Elektron in einem uns unfassbaren, weit größeren Universum.
Und das Universum ist ebenfalls ein...
... Elementarteil in einem noch größeren Universum usw. Bis in Ewigkeit.
Jedes Elektron in unserem Universum ist, so heißt es...
... ein Miniaturuniversum für sich...
... mit Galaxien und Sternen, Leben und Elektronen.
Und jedes dieser Elektronen enthält ein noch kleineres Universum...
... ein endloser Regress in beide Richtungen.
Schon immer hat die Menschheit...
... über Ursprung und Schicksal des Kosmos gerätselt.
Unsere ist die 1. Generation mit einer echten Chance...
... einige Antworten zu finden.
So oder so...
... stehen wir innehaltend am Rande der Ewigkeit.
Unser Kosmos Nachtrag
In der planetarischen Forschung, dem Studium der Galaxien und...
...der Kosmologie hat sich vieles seit der 1. Übertragung dieser...
...Unser Kosmos- Folge weiterentwickelt.
Zum einen haben wir endlich eine gute Aufnahme...
...unserer Milchstraße...
...mit ca. 100.000 Lichtjahren Durchmesser.
Hier ist sie.
Die Aufnahme ist vom Coby- Satelliten der NASA.
Wir sehen die Seitenansicht, da wir ja selbst...
...in der Ebene der Galaxis sind.
Hierzu ist aber kein Raumschiff nötig.
In einer klaren Nacht braucht man nur hinauszugehen...
...und die Milchstraße ist sichtbar.
Es gibt neuere Hinweise, dass...
...die Milchstraße kein gewöhnlicher Spiralnebel...
...sondern eher eine Balkenspirale wie diese ist.
Man hat inzwischen bedeutende Arbeit bei der...
...Aufzeichnung, wie die Galaxien im Raum verstreut sind, geleistet.
Was die Astronomen sehr überrascht, ist...
...dass sich über eine Fläche von Hunderten Jahrmillionen...
...Lichtjahren die Galaxien nicht willkürlich verstreut finden...
...oder in Galaxienhaufen konzentriert sind...
...sondern stattdessen entlang...
...eigenartiger unregelmäßiger Oberflächen wie hier aufgereiht sind.
Jeder Punkt in dieser Computeranimation...
... ist eine Galaxis.
Mit dem Computer sehen wir diese Verteilung der Galaxien...
... aus vielen Blickwinkeln.
Diese hier ist aus der Perspektive der Erde.
Dort ergibt sich eine seltsame Kleiderpuppenform...
... aus der Verteilung der Galaxien.
In erster Linie wurde diese Arbeit...
... von Margaret Geller...
... zusammen mit John Hucra...
... an der Harvard Universität und dem Smithsonian Institut geleistet.
Es erinnert ein wenig an Seifenblasen in der Badewanne...
...oder Spülmittel.
Die Galaxien liegen an der Oberfläche der Seifenblasen.
Das Innere der Blasen scheint keine Galaxien zu enthalten.
Eine Seifenblase ist im Durchschnitt ca. 100 Mio. Lichtjahre groß.
D.h. Aber auch, dass wir bisher nur einen kleinen Teil...
...des bekannten Universums aufgezeichnet haben...
...die uns nächsten Galaxien.
Doch schon bald sollten wir imstande sein, die Suche...
...auf enorme Entfernungen...
...auszuweiten, so tief in den Raum...
...dass wir in die Zeit zurückblicken, als Galaxien...
...sich zuerst formten.
Und das stellt uns vor ein echtes Problem.
Die meisten Kosmologen glauben, dass sich Galaxien...
...aus bereits bestehenden kleinen Klumpen...
...im frühen Universum herausbildeten.
Nun ist die Hintergrundstrahlung vom Urknall...
...die den ganzen Raum erfüllt...
...inzwischen sorgfältig gemessen worden...
...und zwar ebenfalls vom Coby- Satelliten.
Diese Radiowellen erscheinen ganz gleichmäßig...
...am Himmel...
...als wäre der Urknall keineswegs körnig oder klumpig gewesen.
Wenn aber die frühe Strahlung und Materie nicht klumpig war...
...wie haben sich Galaxien gebildet?
Wie konnten sich die Blasen formen?
Besteht hier ein Widerspruch...
...zwischen der Gleichförmigkeit der Radiowellen vom Urknall...
...und der Blasenstruktur der Galaxien?
Das ist die Frage.
Wenn unsere Erkundung der Galaxien Mrd. Von Lichtjahren erfasst...
...werden wir die Antwort haben.
Sie denken vielleicht...
...dass die Seifenblasen einen Seifenbläser voraussetzen.
Aber dann frage ich zurück:
"Wer machte den Seifenbläser?"
Hier steckt wieder ein endloser Regress.
Und die große Frage ist...
...ob es genug Materie gibt, um das Universum zu schließen.
Und dass wissen wir nicht.
Ist es geschlossen...
...was für eine Materie ist es dann?
Schwache Sterne, Schwarze Löcher, massive Neutrinos...
...eine exotische, uns unbekannte dunkle Masse?
Wir wissen es nicht.
Aber wir haben Grund zu glauben, dass wir bald Antworten finden werden.