Becker Modell Universum

Wie Kosmologen unser Universum modellieren
2. Auflage 2017
ISBN: 978-3-7431-0839-4
Verlag: BoD - Books on Demand
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 548 Seiten

Die Vorstellung von unserer Welt basiert auf einem Modell, letztlich auf einem physikalisch-mathematischen Konstrukt, im Wesentlichen auf mathematischen Gleichungen. Mit diesen kann man rechnen. Rechnen in dem Sinne, dass man Fragen stellt und im Rahmen des Modells Antworten sucht. Liefert das Modell Ergebnisse, die nicht mit den Beobachtungen übereinstimmen, gilt es als falsifiziert, mindestens aber in dem Vorhersagebereich, in dem es in diesem Sinne falsche Ergebnisse liefert, als überarbeitungsbedürftig. Wir können die Richtigkeit des Modells niemals beweisen. Wir können niemals sicher sein. So arbeitet die Naturwissenschaft. Sie schreibt keine Dogmen. Eine bessere Vorgehensweise gibt es nicht. Gegen Enttäuschungen ist sie allerdings nicht gefeit. Es ist deshalb nicht auszuschließen, dass unsere Nachfahren sich über unsere Vorstellung von der Welt einmal lustig machen werden. Seit im Jahre 1998 entdeckt wurde, dass sich das Universum nicht, wie bis dahin angenommen, mit abnehmender Geschwindigkeit ausdehnt, sondern seine Expansion sogar beschleunigt erfolgt, gilt das Standardmodell der Kosmologie. Es existiert nun immerhin schon gut eineinhalb Jahrzehnte, ohne, dass es Schaden genommen hätte. Das Standardmodell beruht auf der Relativitätstheorie Albert Einsteins. Es lässt aber auch anschauliche Vorstellungen zu. Auch schon in diesem Rahmen ist es in der Lage, uns Fragen zu beantworten, die wir uns stellen, seit wir denken und derartige Fragen stellen können: Gibt es einen Anfang? Wie viele Jahre liegt dieser vor unserer Zeit? Wie alt ist also unsere Welt? Und wie groß ist sie? Und wie hat sie sich entwickelt und was passiert mit unserer Welt in der Zukunft? Gibt es möglicherweise unzählbar viele Welten? Im Buch werden einige dieser interessanten Fragen mithilfe schulmathematischer Mittel beantwortet. Der Autor Klaus Becker ist Mathematiker, war einige Jahre wissenschaftlicher Mitarbeiter im Rechenzentrum einer Forschungseinrichtung und schließlich viele Jahre Leiter eines Rechenzentrums. Er hat sich als Laie und Autodidakt mit kosmologischen Themen beschäftigt und unter anderem Arbeiten über die Expansion des Universums veröffentlicht.

Autoren/Hrsg.

Becker, Klaus

Inhaltsverzeichnis

1;Titelseite;5
2;Impressum;6
3;Inhaltsverzeichnis;7
4;Vorwort;11
5;1 Einstieg in die Thematik;17
5.1;1.1 Die Urknallsingularität;17
5.2;1.2 Das kosmologische Prinzip;19
5.3;1.3 Das Hubble-Gesetz;19
5.4;1.4 Die kosmische Skalenfunktion;21
5.5;1.5 Die baryonische Materie;25
5.6;1.6 Der Mikrowellenhintergrund (CMB);26
5.7;1.7 Die Dunkle Materie;29
5.8;1.8 Die Dunkle Energie;37
5.9;1.9 Das unbekannte Universum;40
6;2 Die kosmologischen Gleichungen;43
7;3 Das Standardmodell der Kosmologie;55
7.1;3.1 Das Universum als Raumzeit;55
7.2;3.2 Die Hubble-Zeit;56
7.3;3.3 Der Hubble-Radius;57
7.4;3.4 Die kritische Dichte;58
7.5;3.5 Die Dichteparameter;59
7.6;3.6 Energiedichte und Skalenparameter;62
7.7;3.7 Die Zustandsgleichungen;64
7.8;3.8 Friedmann mit Dichteparametern;68
7.9;3.9 Die Rotverschiebung;71
7.10;3.10 Das Standardmodell;73
7.11;3.11 Die kosmische Zeit und das Weltalter;78
8;4 Die Größe des Universums;81
8.1;4.1 Entfernungen im Universum;84
8.2;4.2 Das sichtbare Universum;98
8.3;4.3 Das sichtbare Universum im Überblick;121
9;5 Kosmische Ereignisse und Epochen;125
9.1;5.1 Die Null-Zeit;125
9.2;5.2 Die Planck-Epoche;126
9.3;5.3 Die Aufspaltung der Urkraft;130
9.4;5.4 Die Entstehung der Materie;132
9.5;5.5 Die kosmische Inflation;135
9.6;5.6 Die ersten Atomkerne;166
9.7;5.7 Gleichheit von Strahlung und Materie;190
9.8;5.8 Die Rekombination;199
9.9;5.9 Die ersten Sterne reionisieren das Universum;209
9.10;5.10 Die Inflektionsepoche;216
9.11;5.11 Die gegenwärtige Epoche;225
9.12;5.12 Die Zukunft des Universums;233
10;6 Die Entstehung von Strukturen;237
10.1;6.1 Das Prinzip der Strukturentstehung;239
10.2;6.2 Dichtekontrast und Leistungsspektrum;244
10.3;6.3 Analyse der Strukturentwicklung;251
10.4;6.4 Das Leistungsspektrum im realen Universum;278
10.5;6.5 Die Zwei-Punkt-Korrelationsfunktion;290
11;7 Die kosmologische Fundgrube CMB;297
11.1;7.1 Anisotropien des Mikrowellenhintergrundes;299
11.2;7.2 Das Leistungsspektrum der Anisotropien;315
11.3;7.3 Die Vorhersage des Leistungsspektrums;330
11.4;7.4 Die Analyse des Leistungsspektrums;368
11.5;7.5 Parameterbestimmung;377
11.6;7.6 Der CMB und die Flachheit des Universums;412
11.7;7.7 Schwerkraftwellen;441
12;8 Eine Reise durch die Zeit;447
13;9 Ausblicke;469
14;Anhang;483
14.1;A Physikalische Gesetze;483
14.2;B Einige wenige mathematische Notwendigkeiten;495
14.3;C Maßeinheiten und Konstanten;517
14.4;D Das Standardmodell der Elementarteilchen;520
14.5;E Die vier Grundkräfte der Natur;530
14.6;F Die großen vereinheitlichten Theorien;533
14.7;G Die kosmologischen Parameter;535
15;Literatur;539
16;Abbildungsnachweis;545