Gott, der Urknall und die Physiker - gestern und heute

Vortrag für einen akademischen Zirkel am 3.Mai 2017

Sie sehen zwei Pioniere der modernen Physik. Lemaître war seit 1936 Mitglied der päpstlichen Akademien. Ab 1960 war er der Präsident der päpstlichen Akademien. Am 12. Januar 1933 wollte Lemaître Albert Einstein von seinem neuen dynamischen Weltmodell überzeugen. Einstein blieb an diesem Tag noch dabei, das Universum ist statisch. Das statische Weltmodell hatte eine lange Geschichte. Im ganzen 19ten Jahrhundert gingen die Physiker davon aus, dass das Universum statisch ist. Diese Vorstellung ging auf Newtons Physik aus dem Jahre 1687 zurück. Diese Physik schien damals aus mathematischer und physikalischer Sicht sehr plausibel. Wie kam Lemaître darauf, dass das Universum dynamisch ist?
Im Jahre 1925 erkannte der amerikanische Astronom Hubbel: Außer unserer Milchstraße gibt es noch weitere Galaxien. Dann, 1929, verkündete er: Alle Galaxien bewegen sich auseinander. Wie kommt diese seltsame Bewegung zustande? Ein Vergleich kann das klären. Wenn man auf einen Hefeteig einige Rosinen drückt und ihn gehen lässt, kann man danach nachmessen, die Rosinen haben sich von einander entfernt. Bei Licht besehen, die Rosinen haben sich nicht bewegt. Der Hefeteig hat sich ausgedehnt und die Rosinen mitgenommen. So geht es auch mit den Galaxien. Der im Urknall entstandene Raum dehnt sich aus und nimmt die Galaxien mit. Der Raum zwischen den Galaxien ist nicht leer, wie uns die Schulphysik sagt, er ist „unglaublich“ vollgestopft mit Energie. Schon 1927 hatte Lemaître in Habbels Daten erkannt, die Galaxien bewegen sich auseinander, und er schloss daraus, die Galaxien müssen früher dichter beieinander gewesen sein. Es muss einen Anfang gegeben haben. In den nächsten Jahrzehnten brach ein sehr hart geführter Streit zwischen den Gegnern und Befürwortern des dynamischen Universums aus. Ein statisches Universum bedeutete für die Physiker, das Universum hat es schon immer gegeben, es gibt keinen Schöpfer, es gibt keinen Gott. Das dynamische Universum bedeutete für sie, es gibt einen Gott. Erst 1992 war nach der Auswertung der Daten vom COBE - Satelliten klar, das Universum ist dynamisch.

Dieses Bild zeigt das Urknallmodell aus dem Jahre 2004. Vorbemerkung zur Darstellung: Die waagerechte Koordinate ist die Zeitachse. Die Zeit ist nicht linear dargestellt. Die senkrechte Koordinate stellt die 3 Raumdimensionen dar. Dort, wo Urknall steht, beginnt die Zeit (Zeit = 0). Von der Zeit 0 bis zur 10^{- 44}. Sekunde kennen wir die physikalischen Gesetze nicht. Für die 10^{- 43}. Sekunde lassen sich die Planck-Größen berechnen. Das Universum ist jetzt 10 ^-35 Meter groß. Die auseinander laufenden Begrenzungslinien sagen, das Universum dehnt sich aus. Vor der 10 ^-34. Sekunde ist das Universum kleiner als ein Atom. Nach der 10 ^-32. ist das Universum einige Milliarden Lichtjahre groß. Diese über lichtschnelle Vergrößerung verstehen die Physiker unter dem Urknall. Jetzt kommen schon alle Masseteilchen und Kräfteteilchen vor, die wir später in den Atomen finden. Nach einer Millionstel Sekunde können sich Materieteilchen so wie Antimaterieteilchen zu größeren Teilchen zusammenschließen. Diese verstrahlen sofort zur Kosmischen Hintergrundstrahlung (Gammastrahlung). Immer wenn eine Milliarde Materieteilchen mit einer Milliarde Antimaterieteilchen zu einer Milliarde Gammablitzen verstrahlt waren, blieb ein Materieteilchen übrig. Aus diesem winzigen Rest von Materieteilchen bildete sich unser Universum. Im Universum gibt es viel mehr Lichtteilchen als Materieteilchen. Nach der ersten Minute, in den nächsten 3 Minuten bildeten sich die ersten Atomkerne. Das Universum bestand jetzt aus 75% Wasserstoffionen und 25% Heliumionen. Das Ganze bildete mit den Elektronen einen heißen Ball, in dem das Licht gefangen war. Als das Universum 380.000 Jahre alt war, konnten die Ionen freie Elektronen einfangen und neutrale Atome bilden. Gleichzeitig wurde das Universum dunkel und durchsichtig. Nach 400 Millionen Jahren war das Universum so weit abgekühlt, dass die ersten Sterne entstehen konnten. Nach 800 Millionen Jahren hatten die ersten Sterne ihren Brennstoffvorrat aufgebraucht, sie stürzten zusammen und schleuderten danach die neu entstandenen schweren Atome in den Weltraum, aus denen neue Sterne entstehen konnten. Unsere Sonne ist ein Stern der zweiten oder dritten Generation.
Die Daten für die neuen Weltmodelle stammen von den Satelliten COBE 1992, WMAP 2001 bis 2009 und PLANCK 2009 bis 2013. Das PLANCK-Weltmodell zeigt für die letzten 6 Milliarden Jahre eine leichte Krümmung nach außen, dies bedeutet, das Universum fällt nicht mehr zusammen. Eine Wiedergeburt des Universums ist damit ausgeschlossen.

1. Mit optischen Mitteln kann man bis auf die Kosmische Hintergrundstrahlung sehen.
2. Mit Satellitendaten kann man noch die Inflation (physikalischer Urknall) erkennen.
3. Mit dem Teilchenbeschleuniger kann man das Universum bis zur ersten trillionstel Sekunde (10 ^-18) zurückverfolgen.
4. Mit der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik bis zur ersten 10 ^-44.Sekunde.

Dieses Bild zeigt, wie man von der Erde auf die Kosmische Hintergrundstrahlung sehen kann. Man braucht auf der Erde ein Teleskop, eine Galaxie mit vielen Sternen und viel Dunkler Materie, die zusammen eine starke Lichtbrechung, wie bei einer Sammellinse, erzeugen.

Dieses Bild zeigt die Kosmische Hintergrundstrahlung. Zwischen den roten und blauen Flecken besteht ein Temperaturunterschied von einigen 1/100.000 Grad Celsius. Es war also sehr gleichmäßig warm im Universum. Ebenso gleichmäßig wie die Temperatur war auch die Materie verteilt. Weil die Materie so gleichmäßig verteilt war, konnten Sterne nur unter Mithilfe der Dunklen Materie entstehen. Das Farbmuster zeigt auch die spätere Galaxienverteilung. Aus diesem Muster können die Experten mit Hilfe der Mathematik viele Schlüsse ziehen.
Im nächsten Bild sehen Sie, wie sich die Materie im Universum verändert hat. Unter Materie verstehen die Physiker alles, was gravitative Wirkung hat. Die Dunkle Energie ist mit dem Universum gewachsen (Dunkle Energiedichte ist konstant geblieben). Die Anteile der Materie und der Dunklen Materie sind gleich geblieben. Nur die Prozentzahlen haben sich geändert. Das Universum hat sich bis heute so weit abgekühlt, dass die Photonen keine Rolle mehr spielen.

Im nächsten Bild sehen Sie noch eine Materieverteilung.

Im nächsten Bild können Sie sehen, wie Sterne entstehen.

Wenn ein Gas im Weltraum auf minus 250 Celsius abgekühlt ist, wird die Gravitationskraft stärker als die durch die Wärme bedingte Abstoßungskraft der Atome. Die Folge ist, die Atome ziehen sich immer schneller an, je mehr sie zusammengeklumpt sind. Der Druck und die Temperatur steigen an. Bei 10 Millionen Grad Celsius entsteht die Kernfusion. Der Stern wird noch heißer. Die im äußeren Bereich sich befindende Materie wird durch den größer gewordenen Wärmedruck nicht mehr hereingelassen und bildet dort Planeten. Bei unserer Sonne dauert der ganze Prozess 10 Milliarden Jahre. Zum Schluss bläht sich die Sonne auf und schrumpft danach auf die Größe der Erde (Weißer Zwerg) . Die Sonne ist ein kleiner Stern. Aus mittelgroßen Sternen entstehen am Ende Neutronensterne mit einem Radius von 10 Kilometern. Bei großen Sternen entsteht am Ende ein Schwarzes Loch.

Zitat, Prof. Lesch

Es scheint, als ob die Naturwissenschaft niemals in der Lage sein wird, den Vorhang vor dem Geheimnis der Schöpfung zu lüften. Für den Wissenschaftler, der im Glauben an die Vernunft gelebt hat, endet die Geschichte wie ein schlechter Traum. Er hat die Berge der Unwissenheit erklommen; er ist dabei, den höchsten Gipfel zu bezwingen, und als er sich über die letzte Felskante emporzieht, wird er von einer Schar Theologen begrüßt, die schon seit Jahrhunderten dort sitzen.

Aus Rolf Froböse,2008, Die geheime Physik des Zufalls – Quantenphänomene und Schicksal, S.101f:

Auf Professor Dr. Hans-Peter Dürr, ehemaliger Leiter des Max-Planck-Institus für Physik in München, bin ich in einem vorausgegangenen Kapitel bereits kurz eingegangen. Dürr vertritt die Auffassung, dass der Dualismus kleinster Teilchen nicht auf die subatomare Welt beschränkt, sondern vielmehr allgegenwärtig ist. Mit anderen Worten: Der Dualismus zwischen Körper und Seele ist für ihn ebenso real wie "Welle- Korpuskel-Dualismus" kleinster Teilchen. Seiner Auffassung nach existiert auch ein universeller Quantencode, in dem die gesamte lebende und tote Materie eingebunden ist. Dieser Quantencode soll sich über den gesamten Kosmos erstrecken.

Konsequenterweise glaubt Dürr – auch aus rein physikalischen Erwägungen – an eine Existenz nach dem Tode. In einem Interview (siehe Literatur im Anhang) erläutert er dies wie folgt:
"Was wir Diesseits nennen, ist im Grunde die Schlacke, die Materie, also das, was greifbar ist. Das Jenseits ist alles Übrige, die umfassende Wirklichkeit, das viel Größere. Das, worin das Diesseits eingebettet ist. Insofern ist auch unser gegenwärtiges Leben bereits vom Jenseits umfangen. Wenn ich mir vorstelle, dass ich während meines diesseitigen Lebens nicht nur meine eigene Festplatte beschrieben habe, sondern auch immer etwas in dem geistigen Quantenfeld abgespeichert habe, gewissermaßen im großen Internet der Wirklichkeit, dann geht es ja mit meinem körperlichen Tod nicht verloren. In jedem Gespräch, das ich mit Menschen führe, werde ich zugleich Teil eines geistigen Ganzen. In dem Maße, wie ich immer auch ein Du war, bin ich, wie alles andere auch, unsterblich."

Warum wissen Religionslehrer das nicht?
Warum kennen Physiklehrer katholischer Schulen diese Physik bis heute nicht? Es geht nicht um das Verstehen, es geht um das Wissen, das man heute haben kann.

Bildnachweis

1. Archiv für Kunst und Geschichte.
2. Prof. Bogdan Povh: Elementarteilchenphysik und Kosmologie Sterne und Weltraum, 3/2004, Seite 28 f.
3. Sterne und Weltraum, 12/2010, Seite 130.
4. Götz Hoeppe: Licht am Ende der Dunkelzeit, Sterne und Weltraum, 5/2004. Seite 16.
5. NASA/Goddard Space Flight Center. Titelbild Sterne und Weltraum, 11/2004.
6. Malcolm S. Longair: Das erklärte Universum, Seite 100.
7. CERN.
8. Jürgen Brück: Countdown für den Urknall, Sterne und Weltraum 9/2008, Seite 49.
9. Sterne und Weltraum, 9/2008, Seite 51.
10. Sterne und Weltraum, 9/2008, Seite 49.