Gab es nur einen Urknall?

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Naturwissenschaft ist der Glaube an die Unwissenheit der Experten. (Richard Feynman)

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. Elektrische 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, neutrale 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 und die Adipoldichte konstant bleibt. Erst wenn (und falls) Blasen aufeinander treffen beginnt eine normale Expansion, aber auf Kosten der Nachbarblasen. Die Adipole erlauben nunmehr elektromagnetische Strahlung, aber wegen der anderen Dichte mit anderer Lichtgeschwindigkeiten (und wegen c*t 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 der SRT folgend, 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 verlangte.

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 er heute angenommen 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 ist 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 und fruchtbar, auf den Kernen Schwarzer Löcher (KSL), 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.

Formal kann man dafür eine Gleichung

N(G)*N(A)/N(H) = f(grav)

annehmen, die besagt, dass der Zerfall der H-Teilchen in gravitative und antigravitative Teilchen eine Funktion der lokalen Gravitation ist.

Umgekehrt geschieht bei Näherung an das SL das Verlassen des euklidischen Raums, Eintritt in einen Bereich steigender Adipolzahlen mit einem entsprechend "gekrümmten" Raum, dem eine Zone der H-Teilchen folgt, deren Bildung durch Kondensation der Materie mit Adipolen eintritt (Eine Analogie wird durch die Clausius-Clapeyron-Gleichung in der Thermodynamik beschrieben).

In der letztgenannten Zone ohne Adipole sind keine Lichtwellen möglich, nicht weil Photonen eine Masse haben und vom SL gebunden werden, sondern weil kein Lichtträgermaterial vorhanden ist. Trifft Materie auf das SL, so wird sie, falls sie im Breich der Adipole bleibt, den Geodäten der ART (Akkretion) folgen. Bei z.B. zentralem Stoß durchdringt sie diesen Bereich und gelangt in das das SL umgebende Bose-Einstein Kondensat (siehe unten), das seiner weiteren Bewegung nichts engegegensetzt.

Eine Analogie: Heißer Kaffee löst den Zuckerwürfel. Kühlt der Kaffee ab und verdunstet, so findet man den Zucker am Gefäßboden auskristallisiert. Steuernder Parameter ist hier die Wassertemperatur. Ersetzt man die Temperatur durch die lokale Schwerkraft, so verbinden sich Adipole mit den Masseteilchen des SL zu H-Teilchen, die sich im Raum verteilen und an Orten geringer Gravitation unter Bildung neuer Materie wiederum zerfallen. Das geschieht im Umfeld schwerer Massen, wo dann durch weitere Verdichtung Staubwolken entstehen.

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).

Ein Argument für den Urknall ist die Metallizität der unterschiedlichen Populationen im Hertzsprung-Russel-Diagramm. Solche Sterne, die geringen Metallgehalt aufweisen, sollen während der primordialen Nukleonsynthese entstanden sein und später durch Kernbrennen Elemente bis zu Eisen erzeugen. Diese Annahme muss aber korrigiert werden, wenn das hier beschriebene Modell gültig ist, denn neue Riesensterne entstehen durch Kondensation neuer Materie nach H-Zerfall permanent. Nach ihrer Bildung zu Riesen der PopII münden sie in die Hauptreihe ein. Solche Entstehung der Riesensterne geschieht im gesamten All.

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(6). 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, wie er für ein sich ständig erneuerndes Universum notwendig ist.

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 W olschin (Spektrum d. Wissenschaft 11/2000) gezeigt.

Materiebildung

Die Materiebildung geschieht mit Hilfe des im folgenden 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). Sechs 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 wird. 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 der Kerne 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 (und Adipols) (q = 10-47 m²) bekannt. Dann ist das Elementarvolumen einer solchen Struktur von der Größenordnung q 3/2 . 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.

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 H-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.

Falls das Modell sinnvol ist, so ist unmittelbar kalr, dass die Kerne Schwarzer Löcher zur "Dunklen Materie" zählen.

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?

Letzte Korrektur:8-8-2011

(1) Das junge Universum / SuW-Special 1/2003 Kosmologie S.44 M.Bart

(2)Paul 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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Bernhard Reddemann