„Naturwissenschaft ist der Glaube an
die Unwissenheit der Experten.“
(Richard Feynman 1966, Rede vor der National Science
Teachers' Association)
In den
früheren Kapiteln galt die Hypothese, dass gravitative und
antigravitative Teilchen symmetrisch durch Aufspaltung eines Urteilchens der
Urphase entstanden. Beide Arten lagen daher in
gleicher Anzahl vor.
Die
logische Folgerung daraus lautet: Das Urteilchen als Kompositum zeigte weder
gravitative noch antigravitative Kräfte. Erst nach seinem Zerfall entstand die erfahrbare
Gravitationskraft. Elektrischer Kräfte entstanden durch weiteren
symmetrischen Zerfall der gravitierenden Teilchen in positive und negative
Teilchen. Die insgesamt 4 Partikelarten werden
bezeichnet als [(+/-)m,(+/-)e]. Doch nichts ist
gesagt, was elektrische Ladung und Masse eigentlich sind.
Nach dem
Zerfall bilden in der Wachstumszone der Blase die (+m/+e)- und (+m/-e)
gravitative Teilchen , die unter Freisetzung der sehr großen Selbstenergie
weiter verdichten zu Atomen und schwereren Körpern und weiter durch die
wachsende Gravitationskraft Sterne, Kugelhaufen und bereits Schwarze Löcher
bilden, so wie es das heutige kosmologische Standardmodell beschreibt. Heute
existieren als Elementarteilchen neben Elektronen und Neutrinos praktisch nur
noch Neutronen und Protonen.
Die (-m,(+/-)e) -Teilchen (Adipole) hinter der Reaktionsfront
verbleiben im Blaseninneren und lassen die Reaktionsfront expandieren, wobei
proportional zur Volumenzunahme zunächst neue Adipole entstehen. Erst wenn
Blasen aufeinander treffen beginnt eine normale Expansion. Die Adipole erlauben
nunmehr elektromagnetische Strahlung, aber wegen der hohen Dichte nur mit geringer
Lichtgeschwindigkeiten ( und wegen c*t = constant womöglich mit gedehnten Zeiten?).
Wenn in
Analogie zu einem kleinsten Masseteilchen es ein kleinstes Energiepaket gäbe,
wie auch immer dieses strukturiert ist, so entstünden erste Masseteilchen
entsprechend m=E/c². Da c klein ist, wäre m groß; das frühe
Universum wäre gravitationsbestimmt. Mit abnehmender Dipolkonzentration durch
Ausdehnung der Blasen würde c größer, m also kleiner.
Anmerkung: Setzt man für die
Gegenwart Elektro- und Gravitationskraft einander gleich, so geht das nur, wenn
das Teilchengewicht etwa der Planck-Masse entspricht. Falls es wirklich ein
kleinstes Energiepaket gibt, dann war die Lichtgeschwindigkeit extrem gering,
wie es die hohe Adipoldichte verlangt.
Damit
kann als frühe Randbedingung die die Urteilchen enthaltende Urphase
durchaus "kalt oder unterkühlt" gewesen sein. Eine Fluktuation oder
eine Konzentrationszunahme der Teilchen bewirkte eine lokale Instabilität wie
bei einer Schmelze und damit lokale Zerfallszentren, die sich ausweiten und zu
Hubble-Blasen anwachsen. Die gebildeten Massen wandern vor der Wachstumsfront
nach außen, bis sie aufeinander treffen und zu Galaxien verwirbeln.
Während
der Wanderung wirkt die Gravitation auf der Blasenoberfläche nur in
tangentialer Richtung, denn innerhalb der Blase wirken abstoßende, außerhalb
der Blase keine Kräfte. Das Resultat sind Materieanhäufungen bis zu bereits
elliptischen Galaxien, wie sie auch für die Frühzeit des Universums gefunden
wurden.
Erst wenn
sich die Blasen bis zur gegenseitigen "Berührung" ausgedehnt haben,
entstehen aus Materieansammlungen auf der Oberfläche abhängig vom Stoßparameter
der aufeinander treffenden Massen unterschiedliche Spiralgalaxien. Das
Bild impliziert ferner, dass bis zum Zusammentreffen der Blasen nur elliptische
Materieanhäufungen auf ihnen entstehen. Die Bildung von Spiralgalaxien
verlangt, ähnlich wie in der Meteorologie bei Tornados und Zyklonen, die dritte
Dimension, die aber auf den Blasenoberflächen nicht existiert.
Die Phase
der (-m,(+/-)e) -Teilchen in den Blasen dehnt sich
ständig weiter aus und bewirkt die "Fluchtbewegung". Da der Druck
innerhalb der Blasen nur asymptotisch gegen Null geht, tritt eine fortdauernde
Beschleunigung auf, wie sie jüngst gefunden wurde.
Im
Großmaßstab werden sich die Galaxien in den Berührungsebenen ständig anziehen,
im kleineren Maßstab, wenn also beide in der Verwirbelungsgrenze
zweier Blasen liegen, können abnehmende Entfernungen (Milchstrasse
- Andromeda), aber auch zunehmende Entfernungen zwischen Galaxien auftreten;
letzteres dann, wenn beide in verschiedenen Blasen entstanden.
Nachtrag: Der Artikel von
George Musser: Kosmisches Kälteloch, Spektrum d.
Wiss. August 2005 zeigt in einer Grafik die Bewegung von Galaxien hin zum Virgohaufen. Das über die Darstellung verlaufende Band der
Verdichtung könnte eine solche Zone sein, wo zwei Blasen aufeinander
prallen.
Die
Galaxien, nun auf den Blasenoberflächen fixiert, verdichten sich tangential gravitationsbedingt
zu großen Massenansammlungen oder Galaxienhaufen. Eine Neubildung von Adipolen
tritt nunmehr nicht mehr auf, so dass bei weiterer Ausdehnung deren Dichte
abnimmt, was (siehe oben) einer Zunahme der Feinstrukturkonstante bedeutet.
Nach dieser
Vorstellung müsste bei einem zentralen Urknall, wie erheute angenommem
wird, sämtliche Materie auf dem Rand des Universums zu finden sein. Aber die
Tatsache, dass Materie im Raum im Großmaßstab gleichverteilt ist, spricht gegen
ein wann immer stattgefundenes einzelnes zentrales Ereignis. Es ist daher
anzunehmen, dass an vielen Orten des Universums die beschriebenen Ereignisse
stattfanden, und wegen der unterschiedlichen Blasengrößen zu ganz
unterschiedlichen Zeiten. Dann kann man aber nicht von einem bestimmten
Lebensalter des Universums sprechen, und es durchaus möglich, dass permanent
neue Blasen entstehen.
In den
Galaxienzentren geht die Verdichtung weiter bis zur Bildung Schwarzer Löcher.
Muss die
stetige Akkumulation das Ende des Lebenslaufes der gravitativen (+m) - Massen
bedeuten? Schwarze Löcher enthalten, abgesehen von den die Dipole
bildenden (-m) -Teilchen, alle im Abschnitt Urteilchen beschriebenen
Anfangskomponenten, die in diesem Stadium das Universum nahezu gleichmäßig ausfüllen.
Auflösung
Schwarzer Löcher
Falls, und diese Idee ist ebenso
bestechend wie hypothetisch, auf den Schwarzen Löchern, wo die
gravitierende Masse nun vollkommen anderen Bedingungen unterliegt, Rekombinationen
mit den Adipolen stattfänden, dann entstünden wiederum die Urteilchen, die,
gravitativ und elektrostatisch neutral, keiner Kraft unterworfen, in den Raum
austreten und dort die Konzentration dieser Teilchenzahl wiederum erhöhen.
Somit verlieren Schwarze Löcher dauernd an Größe und Masse und haben begrenzte
Lebensdauern. Es entsteht ein Zyklus ohne universellen Urknall. Wichtig
dabei ist, dass dann gravitative (aus dem Schwarzen Loch: SL) und
antigravitative (von Adipolen stammend) Materie in gleicher Menge
abnehmen.
Treten
sehr viele dieser Teilchen aus, so muss bei deren Zerfall außerhalb des
Einflussbereiches des SL eine große Anzahl neuer Sterne auftreten mit
entsprechender Strahlung, gleichzeitig aber auch eine Unmenge neuer Adipole
entstehen, die den Konzentrationsgradienten der Adipoldichte
zum SL hin stabilisieren und ständig für Nachschub sorgen. Das wiederum ist
Ursache für neue H-Teilchen (ohne Gravitationswirkung und Elektrokraft) - und
deren stärkere Abstrahlung: Insgesamt stellt sich ein autokatalytischer Prozess
ein, der in der Konsequenz zur Auflösung des SL führen muss bei gleichzeitiger
Entstehung neuer Sterne(4)(5).
Aktive SL
sind Quellen für neue Sterne. Naheliegend ist der Gedanke, dass hiermit auch
die Bildung von Kugelsternhaufen verbunden ist, nämlich dann, wenn sich das SL
vollständig aufgelöst hat.
Die
Adipole sind quasi Vehikel, die von der Oberfläche des Schwarzen Loches oder
dem Materiekern als H-Teilchen Schwere Masse nach außen transportieren. Somit
nimmt die Masse des Schwarzen Loches ab, und mit ihr auch Radius und
Oberfläche des Ereignishorizontes. Diese ist aber nach Hawking die maßgebende
Größe für die Entropie des Loches, die umgekehrt beim Eintritt äußerer Massen
zunimmt. Der Entropiegewinn kann somit je nach Größe
von Massegewinn und Austrag der H-Teilchen auch negativ werden. Wenn später die
einzelnen H-Teilchen im entfernten Außenraum bei niedriger Temperatur
zerfallen, weist die neue Materie eine geringe Entropie auf. Adipole
bewirkten einen Entropie-Kreisprozess.
Abstrahierend
gesagt ersetzen die Adipole jene Teilchen, die Hawking den aufgrund von
Vakuumfluktuationen entstehenden, zunächst virtuellen Teilchen der Hawkingstrahlung zuschrieb (3).
Unterstützend
könnte die Beschreibung von P.Davies(2) sein, wenn er
darlegt, wie in das Loch einströmende negative Energie Ursache für die
Hawking-Strahlung sein soll. Dabei soll der leere Raum von kurzlebigen
virtuellen Teilchen ohne Gravitationswirkung wimmeln. Eine Analogie
zwischen den Vorstellungen ist unverkennbar.
[Um ein anderes
Bild zu wählen: Wassermoleküle verdunsten im Ozean, steigen auf, bewegen
sich über die Erdoberfläche, kondensieren unter Wärmeabgabe zu Tropfen, die
letztlich wieder in den Ozean zurückkehren].
In der
Nähe der Schwarzen Löcher sind die Urteilchen wiederum stabil. Im weiteren
Umfeld jedoch werden sie erneut instabil, wenn sie dem extrem großen
gravitativen Einfluss entweichen; sie zerfallen wiederum zu gravitativen Massen
und Adipolen. Dabei werden mit Elektronen wechselwirkende Atome aus zunächst
gebildeter "Dunklen Materie" entstehen, dort, wo diese heute vermutet
wird wegen der Abweichung rotierender Systeme vom Kepler'schen r-1/2-Gesetz.
Hier und in einer weiter entfernten Kugelschale rund um die Schwarzen Löcher
herum sind dann die Geburtsstätten neuer Sterne zu finden, was mit der Beobachtung
von "Starbursts" in jüngster Zeit übereinstimmt. Solche Neubildung
von Materie geschieht auf den Rändern ehemaliger Blasen, da nur dort die
Schwarzen Löcher und Galaxien vorliegen. So entstehen neue Blasen, die die
älteren auffressen. In Analogie dazu gibt es gerade in erstarrten metallischen
Festkörpern bei hohen Temperaturen die sogenannte
Sekundärkristallisation.
Die
Urteilchen zerfallen in gravitative und antigravitative Teile, die, der
klassischen Physik folgend, wegen der Impulserhaltung in entgegengesetzte
Richtungen fliegen, dann in positive und negative Partikel zerfallen und in
einem Magnetfeld weiter auffächern. Ein exakt solches Bild wurde bereits von Georg
Wolschin (Spektrum d. Wissenschaft 11/2000)
gezeigt.
Materiebildung
Die
Materiebildung geschieht mit Hilfe des im Kapitel über Urteilchen
dargestellten Modells schematisch in Teilschritten: Drei der nunmehr
durch Zerfall von drei Urteilchen vorliegenden (+m/+e)-(+m/-e) - oder (+1,-1) -
Paare kondensieren über Zwischenstufen zu einem u°Quark
(1,1,1,-1,-1,-1). Drei Adipole treten dabei aus,
wodurch die Reaktion irreversibel wird. Drei dieser u°-Gluonen assoziieren
numerisch zu einem Verbund, aus dem durch Ladungsumlagerung direkt ein Neutron
entstehen kann. Das Neutron reagiert, wie oben beschrieben, mit zwei
weiteren Gluonen und zerfällt in ein Proton und ein Elektron mit
Aussendung von drei Neutrinos (+1/-1), die nunmehr für weitere identische Reaktionen
zur Verfügung stehen. Angemerkt sei, dass die gleichen Vorgänge auch zu
Antimaterie führen könnten. In der Teilchentabelle würde das eine Spiegelung an
einer Ebene durch das u°-Quark bedeuten. Offensichtlich reicht diese
Vorstellung nicht, wenn die Massen der Nukleonen beachtet werden. Darüber mehr
im letzten Abschnitt.
Erst nach
Durchlaufen der beschriebenen Reaktionskette können aus den Protonen und
Neutronen mit den parallel entstandenen Elektronen Atome entstehen, die mit
Photonen wechselwirken. Zuvor wirken die entstehenden Teilchen nur durch ihre
Gravitationskraft. Wegen der geringen Konzentration der H-Teilchen verlaufen
die Reaktionen nur langsam. In all dieser Zeit zählen sie als Vorstufe neu
entstehender Sterne zur Dunklen Masse.
In einem
Gravitationsfeld, wie es im Umfeld Schwarzer Löcher vorliegt, sind die
Urteilchen stabil. Gleiches gilt im nahen Umfeld von Quarks innerhalb der
Nukleonen. Theoretisch könnten dann beliebig viele dieser Teilchen zusätzlich
im Nukleon vorliegen die erst dann zerfallen, wenn Energie,
etwa bei inelastischen
Stößen, in das Nukleon eingetragen werden. Dabei entweichen
die entstehenden Adipole, sodass die Reaktion irreversibel wird. Doch ähnlich
wie bei Atomkernen, in die man nicht beliebig viel zusätzliche Neutronen einbauen
kann, wird auch die Zahl der Urteilchen im Nukleon begrenzt sein. Sie sind
weder gravitativ noch elektrisch wirksam, beanspruchen aber Volumen, wodurch
die bindende Kraft durch die Valenzquarks wegen zunehmender Abstände reduziert
wird.
Dichte
Schwarzer Löcher.
Die
aktuelle Theorie der Sternbildung beschreibt, wie bei Bildung von
Neutronensternen die Gravitationskraft den Druck des Elektronengases übersteigt
und Protonen und Elektronen zu Neutronen vereinigt, die ihrerseits dann den
kompakten Neutronenstern bilden (inverser Betazerfall). Rechnerisch liegt dann
eine Dichte von 10+18 kg/m³ vor.
Als
Analogie ist denkbar, dass auch Quarks bei ausreichend großer Gravitationskraft
im Schwarzen Loch als (+m,+e)-(+m/-e)
verdichtet werden und eine Struktur analog zu kubischen NaCl
- Kristallen bilden. Dann wird die folgende Rechnung zur Plausibilitätsbetrachtung
möglich:
Nach Cowan und Rhines ist der
Wirkungsquerschnitt des Neutrinos (q = 10-47 m²)
bekannt. Dann ist das Elementarvolumen einer solchen
Struktur von der Größenordnung q3/2 . Mit dem oben ermittelten Neutrinogewicht (m) folgt für die Dichte D = m/q3/2 = 3*10+31
kg/m³. Daraus folgt für den Radius einer so kompakten Masse
R =
(3/4/Pi)1/3*(M/D)1/3.
Zur
Erklärung von Quasaren werden heute zentrale Massen von etlichen Milliarden
Sonnenmassen angenommen (1). Mit der oben errechneten Dichte folgt für eine
Masse von 1 Milliarden Sonnen ein Radius von 240 m, wenn ein Dichtegradient
im Körper nicht beachtet wird, eine zwar kleine Kugel, aber keine Singularität.
Der damit verbundene Schwarzschildradius dagegen beträgt 3E(+9) km.
Eine
verdichtete Kugel aus 10 Sonnenmassen hätte einen Durchmesser von rund 1 m. Für
die gleiche Masse folgt gemäß Rs = 2*G*M/c² ein Schwarzschildradius Rs = 30 km.
Massen mit R<Rs bilden Schwarze Löcher bei ausreichender Gravitation
und damit Masse.
Bei
klassischer Berechnung hätte ein Schwarzes Loch mit der Masse der Erde von
6E(+24) kg einen Durchmesser von 8,9 mm, woraus eine Dichte von 2E(+30)
kg/m³ folgt, zwar geringer als der oben berechnete Wert, aber weit größer
als die Dichte eines Neutronensterns.
Wenn die
Urteilchen der Urphase sich in Gegenwart starker
Gravitationskräfte als stabil erweisen, dann sollte der materiefreie Saum um
Schwarze Löcher in Abhängigkeit von deren Masse verschiedene Durchmesser haben,
was wiederum mit neueren Beobachtungen übereinstimmt.
Denkt man
sich das Schwarze Loch rotierend, so bleiben die kugelsymmetrisch radial
austretenden Urteilchen mit zunehmender Entfernung hinter ihrem Entstehungsort
zurück. Erst in großer Entfernung zerfallen sie und bilden gravitierende
Massen, die sich weiter verdichten und entsprechend ihrer Entfernung vom
Zentrum zu Spiralarmen führen. Es entsteht eine Art von Materie-Halo.
Damit sind aber die von der Zentralmasse abhängigen Umlaufgeschwindigkeiten der
Sterne nicht mehr umgekehrt proportional zu r-1/2 mit r als
Entfernung vom Galaxienmittelpunkt. Äußere Sterne erfahren wegen der
Integration über die Masse des Halos eine stärkere Zentralkraft und rotieren schneller,
als die Kepler-Gesetze voraussagen.
Die
Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Adipolen und dem Schwarzen Loch verläuft
proportional zur Oberflächengröße (r²), die Masse dagegen ist proportional zu
r³. Daraus wird erkennbar, dass kleine Löcher sich ungleich schneller auflösen.
Die
Hintergrundstrahlung soll belegen, dass die Blasen nahezu zum gleichen
Zeitpunkt entstanden. Doch können frühe Zeitintervalle stark gedehnt
gewesen sein. Damit können die Startpunkte des Blasenbeginns trotz der heute
nur geringen Abweichung von der mittleren Frequenz der Hintergrundstrahlung
durchaus verschieden sein. Als Funktion der Zeit haben sich die
Dipolkonzentrationen asymptotisch einem Endwert
angeglichen, der das heutige Spektrum bestimmt, ähnlich wie nach einer Explosion
ein schneller Druckausgleich erfolgt. Die Gleichmäßigkeit der Strahlung könnte
andererseits auch lediglich Folge der Tatsache sein, dass die Konzentration der
Adipole in unserem Teil des Universums gleichmäßig ist.
Prinzipiell
kann die Urphase unendlich ausgedehnt sein. Damit ist
auch Raum für Multiversen, die ebenfalls in diese
Phase eingebettet sind. Ein Lichtsignal von dort ist nicht möglich, wenn in den
Zwischenräumen die lichtführenden Dipole fehlen. Damit ist aber dann für jedes
der Universen eine optische Grenze (Problem von Olbers) gegeben.
In der
aktuellen Physik beinhalten viele Differentialgleichungen die Zeit als
gleichmäßig fließend. Wenn aber Zeitintervalle selbst vom Alter des Universums
abhängen, so wird die Beschreibung von Vergangenheit und Zukunft des Universums
bedenklich. Es ist zwar anzunehmen, dass der Formalismus der Theorien
identisch, viele Naturkonstanten aber variabel sind. So bestimmt die
Konzentration der Dipole die Influenzkonstante, diese die Lichtgeschwindigkeit,
diese viele andere Konstanten. Jedoch sind die heutigen Theorien für die
Jetztzeit ohne diese Einschränkung gültig. Lediglich zeitliche Extrapolationen
in der gewohnten Form sind zweifelhaft.
Zusammen
mit der gedehnten Zeit im frühen Universum, die "bei weiterer
Extrapolation den Weg in die Ewigkeit" weist, sollten damit Raum und Zeit
von unendlicher Dimension sein.
Sicher
sind die letzten Bemerkungen ebenso wie das Gesamtmodell gewagt. Doch hier sind
der Vorstellung Grenzen gesetzt, denn ein endliches Universum ist ebenso wie
ein unendliches nicht vorstellbar. Es sei aber daran erinnert, dass
Mathematiker wie Hilbert und Russel die Cantor'sche
Behandlung unendlicher Mengen von Aleph0 bis Omega als die größte mathematische
Leistung des 19.Jahrhunderts bewunderten, obwohl diese Lehre zwar die
Unendlichkeit behandelbar machte, aber keineswegs zu deren Anschaulichkeit
beitrug.
Was aber
bleibt als Beweis für den zentralen Urknall, wenn die Hubble - Flucht
die Summation über viele Einzelblasen, die Hintergrundstrahlung die
Eigenschwingung der Adipole ist?1461
(1) Das
junge Universum / SuW-Special 1/2003 Kosmologie S.44 M.Bart
(2)Paus
Davies: in JIM AL-KHALILI Quantum, Moderne Physik zum Staunen Spektrum
Akademischer Verlag ISBN3-8274-1574-8 Seite 210
(3)Penrose, R., Computerdenken, Spektrum d.W.
1991
(4)
Spektrum d.W. Dossier,3/2005 Amy J. Barger S.78
(5) Spektrum d.W.
Dossier,3/2005 Hassinger G. u. Gilli R. /Alles Licht der Welt S.38 ff.
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