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Der spektakuläre Blick in das Universum vor dem »big bang«! Bislang blieb der »Urknall« die letzte Grenze, hinter die kein Physiker zurück konnte. Selbst für die Allgemeine Relativitätstheorie gilt dieser Zeitpunkt als »Singularität«, die sich nicht mehr mit ihren Gleichungen berechnen lässt und wo die physikalischen Gesetzmäßigkeiten nicht mehr definiert sind. Hier beginnt für uns das Universum. Doch was war vorher? Der junge Physiker Martin Bojowald hat in der Fachwelt Aufsehen erregt, weil es ihm mit einer Reihe von Gleichungen gelungen ist, näher als jemals bisher an den Urknall…mehr

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Produktbeschreibung
Der spektakuläre Blick in das Universum vor dem »big bang«! Bislang blieb der »Urknall« die letzte Grenze, hinter die kein Physiker zurück konnte. Selbst für die Allgemeine Relativitätstheorie gilt dieser Zeitpunkt als »Singularität«, die sich nicht mehr mit ihren Gleichungen berechnen lässt und wo die physikalischen Gesetzmäßigkeiten nicht mehr definiert sind. Hier beginnt für uns das Universum. Doch was war vorher? Der junge Physiker Martin Bojowald hat in der Fachwelt Aufsehen erregt, weil es ihm mit einer Reihe von Gleichungen gelungen ist, näher als jemals bisher an den Urknall heranzukommen und sogar darüber hinaus. Plötzlich ist sind Einblicke in das möglich geworden, was vor dem Urknall war - mit verblüffenden Erkenntnissen über eine aufregend unbekannte Welt mit negativer Zeit, »umgestülpten Raumverhältnissen« und einem Kosmos, der sich zusammenzieht, um nach dem »Big Bang« zu expandieren. Alte kosmologische Modelle über den Zyklus des Werdens und Vergehens des Weltalls erhalten dadurch eine ganz neue Aktualität. Doch wie war es wirklich? Was war »vor dem Urknall«? In seinem Buch »Zurück vor den Urknall« erklärt Martin Bojowald anschaulich und ohne jede Formel die physikalischen Hintergründe seiner Theorie. Er nimmt seine Leser mit auf eine spannende Reise durch die heutige Kosmologie, zurück zum Ursprung des Universums - und in die Zeit davor.

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  • Produktdetails
  • Verlag: FISCHER E-Books
  • Seitenzahl: 352
  • Erscheinungstermin: 05.10.2009
  • Deutsch
  • ISBN-13: 9783104002729
  • Artikelnr.: 37452100
Autorenporträt
Martin Bojowald, geboren 1973, hat nach dem Studium am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam gearbeitet und ist nun Associate Professor an der Penn State University in den Vereinigten Staaten. Über seine Forschungen auf dem Gebiet der Schleifen-Quantengravitation und der Kosmologie wurde in der internationalen Fachpresse wie New Scientist, Scientific American, Bild der Wissenschaft oder Nature berichtet.
Rezensionen

Frankfurter Allgemeine Zeitung - Rezension
Frankfurter Allgemeine Zeitung | Besprechung von 30.04.2009

Phantasievoll muss der Kosmologe sein
Martin Bojowald verlängert die Geschichte des Universums am Urknall vorbei

Über das Universum haben die Astronomen zwar viel herausgefunden, stoßen aber immer wieder an Grenzen. Mancher Befund scheint sich einer einfachen Erklärung zu widersetzen. So etwa die Frage, wie sich eigentlich geordnete Strukturen wie Sterne und Planeten oder auch Galaxien bilden können, wo doch eigentlich nach den Gesetzen der Physik überall, folglich auch im gesamten Kosmos, der Grad der Unordnung größer werden sollte. So wie Scherben aus Glaskaraffen entstehen, aber nicht Glaskaraffen aus Scherben. Der Physiker Martin Bojowald hat dafür eine verblüffende Erklärung: Für das Universum in seiner Gesamtheit seien die einzelnen Galaxien, Sterne und Planeten völlig irrelevant - und so gleiche der heutige Kosmos eher einem in feinste Scherben zerbrochenen als einem wohlgeformten intakten Gefäß.

Es braucht wohl diese Art Phantasie, um in der Kosmologie weiterzukommen, zumal die dabei in Anschlag gebrachten physikalischen Gesetze nur unvollständig verstanden sind. In seinem Buch weist Bojowald darauf hin, dass man selbst für die den Physikern seit Jahrzehnten geläufigen Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie bislang nur die einfachsten Lösungen gefunden hat. Beispielsweise weiß man, dass bei Kollisionen schwerer Sterne Gravitationswellen entstehen müssten, aber nicht, welche Form diese Wellen haben und wie sich deren Intensität zeitlich entwickelt. Als das Satellitennavigationssystem GPS aufgebaut wurde, sind - noch bis zur offiziellen Inbetriebnahme im Jahr 1995 - ganze Konferenzen zur Rolle der Allgemeinen Relativitätstheorie für den Betrieb dieses Systems abgehalten worden. Unter anderem hängt die eminent wichtige Qualität der Synchronisierung der Satellitenuhren von dieser Theorie ab.

Überdies gilt, dass die Allgemeine Relativitätstheorie selbst dann, wenn ihre Lösungen vorlägen, zum Verständnis vieler kosmischer Phänomene nicht ausreichte. Denn ebenso wichtig ist, betrachtet man Phänomene wie den Urknall oder Schwarze Löcher, die Quantentheorie. Die beiden Fundamentaltheorien lassen sich in ihrer vorliegenden Gestalt aber ganz und gar nicht vereinen. Trotzdem sind phantasiebegabte Physiker wie Bojowald darangegangen, eine zumindest vereinfachte Beschreibung zu entwickeln, in der beide Theorien berücksichtigt sind. Man erhält damit zwar keine streng gültigen Ergebnisse, kann aber zumindest Lösungen erahnen. Die Theorie, der sich Bojowald verschrieben hat, ist die Schleifen-Quantengravitation.

Ein Schwarzes Loch wird in dieser Theorie als eine Art atomares System verstanden, das allerdings nicht aus Materiebausteinen besteht, sondern aus quantisierter Raumzeit. Der Autor schildert anschaulich, was das für die Strahlung des Schwarzen Lochs - die Hawking-Strahlung - bedeuten könnte. Er leitet her, wie bei Auflösung des Schwarzen Lochs durch Strahlung dessen "Singularität" auf einmal von außen zugänglich wird. Stephen Hawking hatte ursprünglich gedacht, die Informationen, die im Schwarzen Loch verschwinden, seien darin für immer verloren. Die Schleifen-Quantengravitation lässt dagegen vermuten, dass die Informationen irgendwann wieder zum Vorschein kommen.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist eine Singularität - ein aus der Physik herausfallender Bereich ohne Volumen, dafür mit unendlich großer Dichte und Temperatur, so wie etwa der Urknall - ein rein mathematisches Konstrukt, das sich der physikalischen Erklärung entzieht. Der Urknall stellt in dieser Theorie den Beginn des Universums dar, weil in ihrer Beschreibung dort Raum und Zeit ein Ende erreichen. Aber generell muss diese Grenze der Mathematik kein Ende von Raum und Zeit sein. Es sind mathematische Hilfsmittel denkbar, die diese Grenze aufheben.

Der Autor erinnert an die ersten Versuche, sich dem Atom mit einem Modell zu nähern, in dem Elektronen Kerne aus Protonen und Neutronen umkreisen. Bei diesem klassischen Modell hätten Atome durch Energieabstrahlung sofort ihre Stabilität verloren. Erst die quantenphysikalische Sicht, in der Elektronen auf bestimmte Schalen beschränkt sind, hat das Atom gerettet. Auf ähnliche Weise wird die Urknall-Singularität in der Schleifen-Quantengravitation durch neue Kräfte verhindert, die dem Kollaps infolge der rein klassisch beschriebenen gravitativen Anziehung entgegenwirken. Die Singularität verschwindet und damit der Beginn des Universums. Es wird möglich, von einer Zeit vor dem Urknall zu sprechen.

Der Autor führt Beispiele an, wie man eines Tages durch Beobachtungen herausfinden könnte, ob es eine Zeit vor dem Urknall tatsächlich gibt. Einige Messdaten müssten sich von jenen unterscheiden, die nach den Gesetzen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erwarten wären. Doch Bojowald weist auch darauf hin, dass wegen der Winzigkeit der Unterschiede so bald nicht mit einer Klärung zu rechnen sei. Zudem habe man es einstweilen nur mit Näherungen zu tun, weil eine ausgefeilte Theorie zur Vereinigung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenphysik nicht in Sicht sei. Trotz dieser Einschränkungen, die immer bedacht sein wollen, ist es ein spannendes Abenteuer, den Gedankengängen in diesem Buch zu folgen. Wenn das auch, der Materie entsprechend, nicht immer ganz einfach ist.

GÜNTER PAUL

Martin Bojowald: "Zurück vor den Urknall". Die ganze Geschichte des Universums. S. Fischer Verlag, Frankfurt am Main 2009. 352 S., geb., 19,95 [Euro].

Alle Rechte vorbehalten. © F.A.Z. GmbH, Frankfurt am Main
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Perlentaucher-Notiz zur F.A.Z.-Rezension

Nicht so einfach, den von Martin Bojowald ausgebreiteten Gedanken zu folgen, räumt der Rezensent ein. Dass Günter Paul das Buch dennoch mit Gewinn gelesen hat, liegt zum einen an der Fantasiebegabung des schreibenden Physikers Bojowald, durchaus eine Besonderheit, wie Paul erklärt. Zum anderen birgt die versuchsweise Annäherung von Relativitätstheorie und Quantentheorie in einem neuen Konstrukt namens Schleifen-Quantengravitation für ihn jede Menge aufregende Perspektiven auf das Jenseits von Raum und Zeit, auf Schwarze Löcher und die Zeit vor dem Urknall. Auch wenn der Band "keine streng gültigen Ergebnisse" parat hält, eher Lösung erahnbar macht, ist er für Paul ein "spannendes Abenteuer".

© Perlentaucher Medien GmbH