2.1  Geschichte der FRW-Kosmologien

 

2.1.1  Zu Quanteneffekten und Quantentheorien

 

Vor der Lektüre von diesem 2. Teil von AIONIK V sollten die Bücher von Heisenberg, Weinberg, Wheeler, Hawking, Linde, Rees, Davies ... gelesen werden:

Werner Heisenberg

„Der Teil und das Ganze“, „Schritte über Grenzen“

Paul Davies

"Die Urkraft" Rasch und Röhring, 1987

P.C.W. Davies/J.R. Brown

"Superstrings" Birkhäuser Verlag Basel 1989 (1988)

Heinz R. Pagels

"Die Zeit vor der Zeit" Verlag Ullstein GmbH 1987 (1985)

Leon M. Lederman, David N. Schramm

"Vom Quark zum Kosmos" Spektrum der Wissenschaften Verlagsgesell. 1990 (1989)

Michael White, John Gribbin

"Stephen Hawking" (1992) Rowohlt GmbH 1994

Stephen W. Hawking

"Eine kurze Geschichte der Zeit" (1988) (weltweit mehr als zehnmillionenmal verkauft)

Stephen W. Hawking

"Illustrierte kurze Geschichte der Zeit" (1996) 

Stephen W. Hawking

"Das Universum in der Nußschale" (2001)

Steven Weinberg

"Die ersten drei Minuten" Deutscher Taschenbuch Verlag dtv 1986 (1977)

Steven Weinberg

"Der Traum von der Einheit des Universums" (1992) Goldmann-Verlag 1993

John A. Wheeler

"Gravitation und Raumzeit", 1990

John Gribbin, Martin Rees

"Ein Universum nach Maß" Birkhäuser Verlag 1991 (1989)

Kip S. Thorne

„Gekrümmter Raum und verbogene Zeit“ 1994 (1993)

Martin Rees

„Vor dem Anfang“ (1997)

Alan Guth

„Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts“ (1997)

 

Wegen Fragen und Problemen um Gravitation und Raumzeit zu empfehlen:

John Archibald Wheeler

"Gravitation und Raumzeit" Spektrum-der-Wissenschafts-Verlagsgesellschaft 1991 (1990)

 

Gut als Nachschlagewerke geeignet:

Misner, Thorne, Wheeler

"Gravitation" W.H. Freeman and Company San Francisco 1972

Gerthsen, Kneser, Vogel

"Physik" Springer-Verlag 1977

Andrei Linde

„Elementarteilchentheorie und inflationärer Kosmos“ 1990

 

Gute Bücher von Wissenschaftsjournalisten:

F. David Peat

"Superstrings" Hoffmann und Campe 1989 (1988)

Horst Hiller

"Die Evolution des Universums" Umschau Verlag Frankfurt/Main 1989

Dennis Overbye

"Das Echo des Urknalls" Droemersche Verlagsanstalt 1991 Forscher wie

 

Fred Hoyle, Jesse Greenstein und Andrei Linde haben Bücher geschrieben, die pupulärwissenschaftlich oder nahe daran sind.

 

Für deutsche Forscher hatte das auch Tradition z.B. bei Wernher von Braun, Werner Heisenberg und Manfred Eigen.

 

Literatur zu Paläoanthropologie, Primatenforschung, Vor- und Frühgeschichte ... ist zu Anfang der verschiedenen Module der Modulbibliothek angegeben.

Zur Modulbibliothek:

Der 1. Teil der Modulbibliothek (Module A bis I) befindet sich im Anhang des Buchs "Mit stein- bis bronzezeitlichen Vorstellungen in das 3. Jahrtausend n.Chr. ?", 600 Seiten DIN A4, 1994, Computerdruck & Verlag G. Einbeck.

 

Bis zu Ende des 19. Jahrhunderts waren etliche Effekte bekannt geworden, die sich im Rahmen der klassischen Physik nicht erklären ließen, wie z.B.

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elektrische und magnetische Effekte,

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die Elektrodynamik von James Clerk Maxwell von 1864,

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Absorptionslinien im Spektrum der Sterne (entdeckt von Joseph von Fraunhofer um 1820),

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das große Ausmaß und die Dauer der Energieerzeugung in der Sonne (zuerst besonders diskutiert von Kelvin und Eddington),

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die Entdeckung der Radioaktivität durch Henri Becquerel,

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Quantelung der Spannung zu 4,9 Volt bei den Frank-Hertz-Stoßversuchen in Gasentladungsröhren mit Quecksilberdampf,

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Photoelektrischer Effekt und

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Brownsche Molekularbewegung,

und schon zu Ende des 20. Jahrhunderts hatte sie man erklärt und verstanden, und dabei waren u.a. Atom-, Kern- und Elementarteilchenphysik entwickelt worden.                                               

 

Ab 1967 ist der Weg zu ganz neuartigen Elementarteilchentheorien beschritten worden mit

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der Vereinheitlichung von elektromagnetischer und schwacher Wechselwirkung durch Steven Weinberg 1967 und unabhängig davon Abdus Salam 1968 zur elektroschwachen Kraft,

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der Theorie über Magnetische Monopole von Gerard t’Hooft (1971),

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Großen Vereinheitlichungstheorien (GVTs) zur Vereinheitlichung von elektroschwacher Kraft und Kernkraft ab 1975 durch Scheldon Glashow und Howard Georgi und

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zu Alles Umfassenden Theorien (AUTs) zur Vereinheitlichung aller 4 Wechselwirkungskräfte auf der Basis der Quanten- und Relativitätstheorien durch Roger Penrose mit seiner Twistortheorie 1967, mit der Supersymmetrie und darauf aufbauenden Supergravitation 1975, Erweiterter Kaluza-Klein-Theorie 1980, Superstringtheorie ab 1984, M-Theorie 1998 ...

 

Von ihrer Konzeption her sind die Quantentheorien unanschaulich, außerhalb des Bereichs der klassischen Physik, wo man mit Hilfe von Anschauung und „gesundem Menschenverstand“ recht weit kommt. In der modernen Physik kann man die abstrakten Begriffe der mathematischen Kalküle nicht im Sinne von Galilei und Newton deuten, und nach der Idee der Begründer der Quantenmechanik lag das auch ganz außerhalb des Interesses.

Niels Bohr und Werner Heisenberg z.B. verstiegen sich – aus der Sicht des Klassischen Physikers - dazu, die Existenz der objektiven Realität zu leugnen, und unter solchen „hirnrissigen“ Annahmen gediehen Quantenmechanik und Quantentheorien in der Folge prächtig.

Die Entwicklung von Atomphysik und Quantenmechanik im frühen 20. Jahrhundert ist eng verknüpft mit Namen wie Heinrich Hertz (noch 19. Jahrhundert), Wilhelm Conrad Röntgen, Marie Curie (Marya Sklodowska), Ernest Rutherford, Max Planck, Max von Laue, Niels Bohr, Otto Hahn, Lise Meitner, Albert Einstein, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Enrico Fermi und vielen anderen bedeutenden Forschern. Es ist empfehlenswert, zur Einführung Biographien über Planck, Einstein, Heisenberg, Bohr usw. zu lesen und sich auf diese Weise mit der Problematik vertraut zu machen. Heute muß man allerdings die Schriften der angelsächsischen Forscher wie Steven Weinberg, Stephen W. Hawking, John A. Wheeler, Martin Rees ... lesen.

Warum das so ist, warum also die deutsche Spitzenforschung ab etwa 1980 am Abstürzen ist, warum die angelsächsische Forschung an den großen Männern der Forschung so reich und Deutschland so arm ist, warum die Nobelpreise Jahr für Jahr fast nur an Forscher in USA und England gehen, warum ab 1995 kein Mitarbeiter der MPG mehr einen Nobelpreis bekommen hat, warum in Deutschland die Forschung mit so vielen gesetzlichen Beschränkungen und Einschränkungen belegt ist, so daß man damit seit Jahrzehnten die Genies außer Landes treibt, das wird in Kap. 2.9 diskutiert, aber Sie können sich auf jeden Fall bei folgenden verantwortlichen Institutionen informieren:

 

 

Deutscher Bundestag in Berlin

 

Platz der Republik 1

 

11011 Berlin,

 

 

 

Kultusministerkonferenz der Länder (KMK)

 

Linné-Str. 6

 

53113 Bonn,

 

 

 

Max Planck-Gesellschaft (MPG)

 

MPG Präsidialbüro

 

Hofgartenstr. 2

 

80539 München.

 

Man kann die Quantenmechanik (QM) nicht einfach lernen und ihren mathematischen Apparat in gewohnter Weise nutzen. Sie verändert Geist und Denkweise des Menschen in elementarer Weise, weil das, was wir mit dem „gesunden Menschenverstand“ bezeichnen, in der Quantenwelt nicht mehr funktioniert, übrigens auch nicht mehr im Bereich sehr großer Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, räumlicher und zeitlicher Distanzen (man sagt auch: Skalen). Im Bereich großer bis größter Skalen kann man mit den Paradoxien der Quantenwelt ein Wiedersehen feiern.

Die gesamte Physik kann man sich am besten über eine hinreichende Genieforschung erschließen, die man als Wissenschaftsgeschichte betreibt - siehe hierzu auch die "Schulen" der Goldenen Zwanziger Jahre der Atomphysik in Manchester, Kopenhagen und Göttingen im 20. Jahrhundert.

 

Wie gibt man am besten Empfehlungen für die Beschäftigung mit der Quantenwelt und den Quantentheorien ? Man muß zuerst die wesentlichen Paradoxien der Quantenprozesse studieren, um „die Hirnrissigkeit“ der Natur (so Werner Heisenberg) zu akzeptieren und die erzwang, den Weg der klassischen Physik zu verlassen. Dann kann man zumindest den Weg nachvollziehen, den die Gründer der Quantenmechanik, Quantentheorien und Feldtheorien wählten und warum sie das mathematische Gebäude entwickelten, das in Lehrbüchern beschrieben ist.

Die Entwicklung der Quantenmechanik ist an bestimmte herausragende Forscherpersönlichkeiten des 20. Jahrhunderts gebunden. Für den Studenten der Physik und auch für den Laien ist es ganz entscheidend, daß er ein vernünftiges Verhältnis zu der als unvernünftig erscheinenden Quantenwelt erhält. Um das zu erlangen, sollte man (Auto-)Biographien der großen Erfinder (Entdecker ?) der Quantentheorien und Quantenmechanik lesen. Sehr zu empfehlen sind die Bücher von Werner Heisenberg und von/über Stephen Hawking.

Zuerst müssen die Physik-Studenten die Quantenprozesse und etwas aus der Geschichte der Quantenprozesse und Quantentheorie erfahren, bevor sie für die Quantenmechanik "vorgewarnt" sind.

 

In zahlreichen populärwissenschaftlichen Büchern ist eine Einführung in die Quantenprozesse und Quantentheorien gegeben:

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Werner Heisenberg „Der Teil und das Ganze“ von 1956

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Paul Davies „Die Urkraft“ von 1987

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Stephen Hawking „Eine kurze Geschichte der Zeit“ von 1988.

Weitere Namen von Autoren: Richard Feynman, Julian Schwinger und Roger Penrose.

Die darin aufgeführten Quantenprozesse und Geschichte der Quantentheorien in Übersicht zeigen den Weg von den Quantenprozessen zur Quantenmechanik, aber die mathematischen Werkzeuge und Inhalte werden nicht berührt. Viele Mathematiker tun sich leichter, von der Mathematik her die Rechenverfahren der Quantenmechanik anzuwenden und weiter auszuarbeiten, weil sie nicht danach fragen, wo da Physik und Anschauung bleiben.

Die Ansichten von Heisenberg, Pauli, Dirac ... bis zu Feynman über die Quantentheorien und die zu beschreibenden Quantenprozesse sind ziemlich identisch: Die Effekte sind hirnrissig, klassisch nicht zu verstehen und es kommt darauf an, Gleichungssysteme zu finden, die die Quantenprozesse möglichst einfach, widerspruchsfrei und vollständig beschreiben.

 

Einige Meinungen zu Quantenprozessen und Quantentheorie:

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Werner Heisenberg:

Kann die Natur wirklich so hirnrissig sein, eine Realität zu schaffen, wie sie sich im gegenwärtigen Wissen über sie offenbart (1925) ?

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Erwin Schrödinger

widmete sich ausführlich den Paradoxien der Quantentheorie (siehe sein Gedankenspiel "Schrödingers Katze) zur Entstehungszeit der Quantenmechanik (1927-1930) und ihrer Entstehung aus seiner Wellenmechanik und der Matrizenmechanik.

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Niels Bohr:

Jeder, der von der Quantentheorie nicht schockiert ist, hat sie nicht verstanden.

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Richard Feynman:

Niemand versteht die Quantenmechanik, worauf es auch nicht ankommt. Wesentlich ist, ein Gleichungssystem zu finden, daß das Wissen über die Natur möglichst korrekt beschreibt.

 

Feynmans Antwort auf die hirnrissige Natur – offenbart bei den berühmt-berüchtigten Doppelspaltexperimenten - war die Entwicklung seiner Methode der Pfadintegrale: Man hat nicht in klassischer Weise so vorzugehen, daß man etwa ein Elektron auf einem Weg von A nach B fliegen "sieht", sondern man hat davon auszugehen, daß es jeden möglichen Weg durch die Raumzeit nimmt. Ein Weg durch die Raumzeit wird als eine Weltlinie des Teilchens bezeichnet. Die klassischen Aspekte, die mehr oder weniger die Wahrscheinlichkeit betreffen dafür, welchen speziellen Weg ein Elektron nehmen könnte, werden in der Weise berücksichtigt, daß man den einzelnen Wegen Wahrscheinlichkeiten zuordnet, wobei man auf die klassischen Quantenregeln zurückgreift. Diese Wahrscheinlichkeiten für die möglichen Wege durch die Raumzeit interferieren miteinander, wobei es in diesem Modell zu einer Interferenz gemäß dem klassischen Wellenbild kommt. Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Wege heben sich vollständig auf - im klassischen Bild wären diese nach den Quantenregeln verboten -, andere verstärken sich. Der "tatsächliche" Weg des Teilchens wird errechnet, indem man alle Wahrscheinlichkeiten aller möglichen Wege addiert (daher der Name Pfadintegralmethode).

 

Schon Isaac Newton hatte in seinem Lehrbuch „Optics“ von 1705 seine neue Optik eingeführt und in späteren Ausgaben erkannte er dem Licht eine quabbelnde Natur zu, in der er irgendwie den späteren Streit um Quanten und Wellen vorausahnte. Newton hatte den realen, absoluten und unveränderlichen 3D Raum und die stetige, dahin fließende Zeit sowie die Gravitation als Fernkraft nicht aus Glaubensgründen eingeführt, sondern um diese Vorstellungen als nützliche Hilfsvorstellungen zu verwenden. Er sagte sogar zu dem Philosophen und Prediger Bentley, mit dem er brieflich in Verbindung stand, daß die Vorstellung einer Fernkraft eigentlich absurd ist.

In diesem unverbindlichen Sinn verwendete Newton auch für das Licht die Korpuskularvorstellung, obwohl sein Zeitgenosse Christiaan Huygens, ein Meister in der planimetrischen Beweisführung, dem Licht Wellencharakter zusprach. Die Physiker folgten Newtons Lichtvorstellung für über ein Jahrhundert, und dann wandten sie sich unter dem Druck der experimentellen Ergebnisse von Fresnel und Young der Wellenvorstellung von Huygens zu, bis mit der Lichtquantenhypothese Einsteins von 1905 in Fortführung der Quantenidee von Planck von 1900 das Pendel zur quabbelnden Lichtvorstellung von Newton umschlug, was von Louis de Broglie 1921 so formuliert wurde:

 

Licht und Materie können je nach Experiment Korpuskel- oder Welleneffekte zeigen,

und die Quanten verhalten sich wie Wellengruppen.

 

Dieses scheinbar widersprüchliche Vergalten gehört zu den Quanteneffekten, die man sorgfältig studieren muß, um den Zwang zu erkennen, unter dem

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Erwin Schrödinger seine Elektronengleichung (Schrödinger-Gleichung) formulierte,

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Werner Heisenberg seine Unschärferelationen,

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Heisenberg, Max Born, Pascal Jordan, Niels Bohr ... die Quantenmechanik. 

 

Bis 1900 hatte man bei der Hohlraumstrahlung oder der Strahlung schwarzer Körper 2 Gesetze gefunden, die jeweils für gewisse Bereiche des elektromagnetischen Spektrums galten, aber nicht auf einen mathematischen Ausdruck vereinheitlicht werden konnten - bis Max Planck in diesem Jahr durch Axiom oder Postulat sein Wirkungsquantum h einführte, das heute nach ihm benannt Plancksches Wirkungsquantum h genannt wird. Zur Erklärung des lichtelektrischen Effekts oder Photoeffekts publizierte Einstein 1905 die Lichtquantenhypothese, daß Licht immer nur in Energiepakten vorkommt, für die die Gleichung Energie E = hּv  mit v = Frequenz des Lichts.

Joseph Fraunhofer hatte schon bis 1820 das Phänomen der Spektrallinien im Licht der Sonne erkannt und gemessen. Im Verlauf der Jahrzehnte sammelte sich viel Wissen darüber an. Erst Niels Bohr konnte bis 1913 mittels seiner Postulate, die man später als die Bohrschen Postulate bezeichnen, die Natur und Herkunft der Spektrallinien erklären, als Emissions- und Absorptionslinien, für die die auf bestimmten, fest vorgegebenen Bahnen um den Atomkern umlaufenden Elektronen verantwortlich waren, die nur von Bahn zu Bahn springen konnten unter Annahme oder Abgabe eines Lichtquants geeigneter Energiestufe. Nun entwickelte sich die Atomphysik als Physik der Atomhüllen. Dieses Umlaufen der Elektronen um den Atomkern ohne Abgabe von Bremsstrahlung (Synchrotronstrahlung heute) war gemäß der klassischen Elektrodynamik streng verboten, sagen wir unmöglich, und ebenso gemäß der Elektrodynamik bewegter Körper von Einstein.

Marya Sklodowska, die spätere Marie Curie, hatte wie andere Forscher bis 1915 experimentelle Ergebnisse über die radioaktive Strahlung gewonnen, und Ernest Rutherford an seinem legendären Laboratorium in Manchester, England, das das Vorbild für alle Labors in aller Welt wurde, schaffte mit Hilfe der neu entwickelten Nebelkammer bis 1917 den Nachweis einer willkürlichen Kernreaktion. Nun entwickelte sich die Kernphysik.

1925 entwickelte Werner Heisenberg das Konzept der Unschärferelationen, die allesamt besagen, daß es nicht möglich ist, gleichzeitig genau Ort (x) und Impuls (p) bzw. andere paarweise korrespondierende Größen beliebig genau zu messen. Ihre Meßunschärfen (z.B. ∆x ∙ ∆v > h, ∆x ∙ ∆p > h, ∆E ∙ ∆t > h) wären immer größer als h (eigentlich h geteilt durch 2π). War es also möglich, z.B. den Ort eines Teilchens sehr genau zu messen, so war damit per Naturgesetz festgelegt, daß der Impuls des Teilchens entsprechend ungenau wäre.

Erwin Schrödinger brachte Ordnung in die Größen der atomaren Quantenzahlen, indem er das Wasserstoffatom als harmonischen Oszillator betrachtete - und siehe da, die heute so genannte Schrödingergleichung brachte bei Einsetzung der Werte für Masse und Ladung des Elektrons, Plancksches Wirkungsquantum und andere Werte die exakten Werte für die bisherigen völlig willkürlich anmutenden atomaren Quantenzahlen.

Bis 1927 wurde das Konzept von Schrödinger (Wellenmechanik) und das Konzept von Heisenberg und Max Born (Matrizenmechanik) vereinheitlicht zur Quantenmechanik (QM). Von nun an gab die Wellenfunktion den Ausschlag. Aus ihr ergibt sich, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit wieder zu finden. Bei einer Messung kollabiert die Wellenfunktion und ergibt gewisse Werte für z.B. Ort und Impuls.

Wichtig ist dabei, daß diese Unschärfe von Ort und Impuls immanent ist - sie wäre das auch vor „Gott“. Es ist also nicht etwa unsere Unzulänglichkeit, daß die Unschärfe vorliegt, sondern sie liegt dem Wesen der Natur inne.

Man könnte also auch sagen, daß ein Teilchen zu einer bestimmten Zeit eben nicht einen bestimmten Ort und einen bestimmten Impuls hat. Das ist eines der Quantenparadoxen. Viele weitere Paradoxen waren 1927 bekannt wie etwa die Doppelspaltexperimente.

Über die Jahre und Jahrzehnte entwickelten dann Leute die verschiedenen Quantentheorien:

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Paul A.M. Dirac: Theorie für das relativistische Elektron bis 1931, aus der er das Antiteilchen für das Elektron voraussagte.

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Richard Feynman, Julian Schwinger, Tomonaga 1948: Quantenelektrodynamik

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Steven Weinberg, Abdus Salam 1967: Theorie der elektroschwachen Kraft.

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Quantenchromodynamik (QED)

 

 

Quantenphysikalischer Sprachstandard

Begriffserklärungen zu einigen Quantentheorien

Quantenprozesse

Quanteneffekte, also das experimentell festgestellte "Wissen" über das Verhalten der Elementarteilchen, Feldquanten ...: Beugung der Quanten am Doppelspalt bei jeder Frequenz und Intensität, Ladungsaustausch, Lamb-Verschiebung, Strahlungsverhalten der Atome, das Niels Bohr zu seinen Postulaten für die Elektronenhülle im Atom führte, Pauli-Ausschließungsprinzip, Resonanzen von Nukleonen ...

Quantentheorien

Theoretische Modelle, anschauliche Vorstellungen, Erklärungsversuche für Quantenprozesse und ihre Auswirkung z.B. in Atomkernen, Atomen, Molekülen, Kristallen ... Wesentliche Begründer: Max Planck 1900, Albert Einstein 1905, Max von Laue 1912, Niels Bohr 1914, Wolfgang Pauli (Ausschließungsprinzip) ...

Matrizenmechanik

Von Werner Heisenberg initiiert durch seine Unschärferelationen 1925. Von ihm, Max Born, Pascual Jordan u.a. ausgebaut zur Matrizenmechanik.

Wellenmechanik

Von Erwin Schrödinger um 1925 entwickelt nach dem Prinzip der de Broglie-Materiewellen. Er stellte die Wellengleichung auf, wo das Wasserstoffatom als harmonischer Oszillator aufgefaßt wird und die Energieniveaus des Elektrons berechnet werden. Dies ist die nach ihm Schrödinger-Gleichung.

Quantenmechanik  (QM)

Unter wesentlicher Mithilfe von Max Born, Pascual Jordan und Niels Bohr wurden 1927 Wellenmechanik und Matrizenmechanik überarbeitet und zur Quantenmechanik zusammengefaßt.

Relativistische Elektronentheorie

Paul Adrien Maurice Dirac verband 1931 zum ersten Mal Modelle der Quantentheorie mit der Speziellen Relativitätstheorie, wobei er die theoretische Möglichkeit der Antiteilchen entdeckte.

Quantenelektrodynamik (QED)

Richard Feynman, Julian Schwinger u.a. 1948, Vorläufige Vollendung einer Theorie über die Wechselwirkung von elektromagnetischen Feldern mit Materie

Elektroschwache Kraft

Steven Weinberg, Abdus Salam 1967; Vereinheitlichung Kraft von elektromagnetischer und schwacher Kraft, Verwendung der Yang-Mills-Eichfelder

Quantenchromo-dynamik (QCD)

Vorläufig vollendet 1974 als Theorie der Hadronen, Mesonen und der starken Kraft:

 

Theorie der Quarks von Murray Gell-Mann und George Zweig

Große Vereinheitlichungstheorien

Grundidee: Alle Gluonen der QCD wie die der elektroschwachen Kraft sind Quanten

 (GVTs)

eines einzigen Yang Mills-Eichfeldes, Sheldon Glashow und Howard Georgi, erste Versuche ab 1975 wie die SU(5).

Strahlung Schwarzer Löcher

Auch Hawking-Strahlung genannt. Theoretisch erkannt von Stephen Hawking 1974 In dieser Theorie wurden zum ersten Mal Aspekte von Thermodynamik, Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik in einem einzigen theoretischen Modell verwendet.

Alles Umfassende Theorien (AUTs)

Versuche zur Vereinheitlichung aller 4 Wechselwirkungskräfte. Kandidaten in mathematischer Formulierung:

 

1.

Erweiterte Kaluza-Klein-Theorie 1975

 

2.

Supergravitation 1975

 

3.

Quantenkosmologie ab 1965, liefert Weltsysteme und Realitätsvorstellungen besonders ab 1980 in vielen Versionen; auch höherdimensionale Weltsysteme sind dabei, besonders ab 1990

 

4.

Twistortheorie, erfolgreich ab 1980

 

5.

Superstringtheorien, erfolgreich ab 1984

 

6.

M-Theorie mit p-Membranen ab 1997

p-Membrane

Die klassische Stringtheorie geht von 1D Objekten, den Strings, aus. Heute benutzt man auch p Branen, p-dimensionale Objekte.

brane chart

Tabelle für Eigenschaften von Theorien für Räume bestimmter Dimension in der M-Theorie. Von diesem Modell ausgehend könnte man eine 3D Matrix erarbeiten mit 3 "Achsen" für AUTs, Dimensionalität und Tauglichkeit.

 

 

Zu Vorstellungen über unsere „Welt“

 

ART

Allgemeine Relativitätstheorie

AUT

Alles Umfassende Theorie

GVT

Große Vereinheitlichungstheorie

QM

Quantenmechanik

QED

Quantenelektrodynamik

QCD

Quantenchromodynamik

nD

n-dimensional

m-K

mD Kosmos oder m-Kosmos oder Km,1 mit einer explizit angegebenen Zeitdimension

n-R

nD Raum oder Rn,1 mit m > n > 0 und einer explizit angegebenen Zeitdimension

 

Die Physik Isaac Newtons, in ihren Anfängen von ihm publiziert in seinem Werk von 1687 über die mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie, setzt einen absoluten Raum und eine absolute Zeit voraus, die der Rahmen für alles Geschehen und Werden ist. Eine Konsequenz war daraus, daß die Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum vom Bewegungszustand des Beobachters abhängen mußte. In den nächsten 200 Jahren verdichtete sich die Vorstellung, daß der absolute Raum von einem unsichtbaren, nicht fühlbaren Medium erfüllt ist, der das notwendige Trägermedium für die elektromagnetischen Felder und auch für das Licht ist. Wenn man z.B. auf der Erde, die sich ja auf einer Umlaufbahn um die Sonne befindet und dabei die Geschwindigkeit v in Bahnrichtung hat, die Geschwindigkeit des Lichts c in Laufrichtung der Erde mißt, ergibt sich als Lichtgeschwindigkeit c‘ = c - v, und in rückwärtiger Richtung c‘ = c + v.

Albert Michelson versuchte, ab 1881 das mit demselben Eifer zu testen, wie zur selben Zeit Heinrich Hertz versuchte, die elektromagnetischen Wellen nachzuweisen, die James Clerk Maxwell in seinen heute so benannten Maxwellschen Gleichung von 1865 für das elektromagnetische Feld als Vereinheitlichung von Elektrizität und Magnetismus vorausgesagt hatte. Da in diesen beiden Gleichungen das Bezugssystem in Ruhe war, war c darin als Lichtgeschwindigkeit eine wesentliche Konstante.

Hinzu kam Edward Morley, und bis 1887 hatten sie ihre Meßapparatur so sehr verfeinert, daß sie ihren eigenen Meßergebnissen zu glauben begannen, und die besagten, daß die Lichtgeschwindigkeit in jeder Richtung immer dieselbe war, gemessen auf einen Fehlerfaktor von kleiner als 10-8, was bei einer Lichtgeschwindigkeit c von fast 300000 km-s und einer Bahngeschwindigkeit v der Erde von etwa 30 km/s völlig hinreichend war. Die Lichtgeschwindigkeit ist vom Beobachter unabhängig, sie ist eine echte Konstante.

2 Jahre später, 1889, versuchte George Fitzgerald das so zu erklären, daß er eine Längenkontraktion der Körper in Bewegungsrichtung vorschlug, was außer bei Hendrik Anton Lorentz ein ziemliches Gelächter hervorrief. Beide zeigten dann, daß man die so mühsam gewonnene mathematische Schönheit der Maxwellschen Gleichungen für bewegte Körper bewahren konnte, wenn man eine Längenkontraktion im o.g. Sinne einführte, die vom Verhältnis von v2 zu c2 abhing. Diese Konzession an die mathematische Schönheit der Maxwellschen Gleichungen hatte aber zur Folge, daß sie das Konzept der Längenkontraktion in Bewegungsrichtung festschrieben (Lorentz-Kontraktion). Da aber auch die Längenkontraktion noch nicht ausreichte und dazu noch eine Zeitdehnung (Zeitdilatation) angenommen werden mußte, erschien das diesen frühen Revolutionären gegen die Newtonsche Physik doch als zu radikal.

Der wirkliche Revolutionär war bis 1905 dann Albert Einstein, der nun die Thesen von Äther, absolutem Raum und absoluter Zeit in einer seiner Publikationen dieses Jahres gänzlich verwarf in seiner „Elektrodynamik bewegter Körper“, die später als Spezielle Relativitätstheorie bekannt wurde.

Obwohl sie nur in einem gravitationsfreien Raum funktionierte, konnte sie die bisherigen Probleme auf einen Schlag lösen. Ihre Aussagen: Die Lichtgeschwindigkeit c ist absolut und eine Konstante, und sie ist das auch in Bezug auf jeden bewegten Körper. Für gleichförmig bewegte Körper gelten die bekannten Formeln für Massenzuwachs und Zeitdilatation, allerdings nicht gemessen gegen den absoluten Raum, den es nicht gibt, sondern bezogen auf andere gleichförmig bewegte Körper (Inertialsysteme). Kein Körper kann in Bezug auf einen anderen auf c beschleunigt werden und es gilt das relativistische Geschwindigkeitsadditionstheorem. Es gelten die Konzepte der Ruhmasse und des Masse-Energie-Äquivalenzprinzips (E = m c2).  Die Maxwellschen Gleichungen erhalten bei Verwendung der neuen Transformationen (mathematisch waren die weitgehend die von Fitzgerald und Lorentz) ihre einfache Gestalt, die man bei Verwendung der Newtonschen Physik für den Ruhezustand erhält.

Hermann Minkowski, ein früherer Lehrer von Albert Einstein an der ETH Zürich entwickelte daraus das Konzept der Raumzeitunion oder 4D flachen (euklidischen) Raumzeit.

Die Aussagen der Speziellen Relativitätstheorie konnten bis 1921 experimentell abgesichert werden und gelten heute als experimentell jederzeit verifizierbar.

Im Winter 1915/16 publizierte Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie, in der er seine frühere Relativitätstheorie auf beschleunigte Körper ausweitete. Wobei er auf das Konzept der bis dahin entwickelten nichteuklidischen Geometrien und Tensorkalküle zurückgreifen mußte.

 

In allen Büchern der AIONIK-Reihe erfolgt der Bezug auf die Kosmophysik als Realitätsvorstellung und Weltsystem, wenn das nicht explizit anders angegeben ist.

Im Modell der dimensional geschachtelten, dynamisch veränderlichen Unterräume eines m-K gilt die Bedingung m > n > 0.

Inzwischen gibt es in den Büchern der Kosmologen im Anhang ein Glossar, das einen gewissen Sprachstandard in der Kosmologie gewährleistet, aber da, wo die SF-Autoren noch zu weit „vorne“ sind, ist das noch nicht der Fall, wie z.B. beim Begriff des Hyperraums.

Physiker, SF-Fans und Ingenieure für Human-Software müssen mit diesem Sprachstandard operieren. Besonders muß für die Konstruktion moderner, leistungsfähiger Human-Software immer das aktuellste Wissen in den Naturwissenschaften verwendet werden, und zwar ganz besonders auf den Gebieten der Kosmologie und der Paläoanthropologie.

Die moderne Kosmologie muß wie die Paläoanthropologie und Verhaltensforschung bei den höchsten Primaten Eingang in Allgemeinwissen und Umgangssprache finden.

In der aktuellen Kosmologie sind wir in Bezug auf die Beschreibung des Universums und seiner einbettenden und umgebenden Realitäten etwa auf dem Stand wie in den frühen 1930er Jahren bei mathematisch-physikalischen Modellen über die Entwicklung von Sternen.

Die Sprachstandards sollten einheitlich sein für Physik (Kosmologie), Mathematik und realistische SF. Ferner sind Tabellen zu entwickeln, in denen bisherige Kalküle, Modelle, Rechenverfahren ... für den 4D Raum erweitert werden auf nD Räume.

Z.B. ist zu untersuchen, wie die über einem 4D Minkowski-Raum operierenden Maxwell-Gleichungen für beliebige andere Räume gelten mit n Dimensionen und geänderter Metrik.

Für Jahrzehnte haben die Forscher – im völligen Gegensatz zu vielen SF-Autoren - darauf beharrt, daß unser Universum die globale Realität umfaßt und der Realitätsrahmen ein 4D Raumzeitkontinuum ist. Dadurch ging wertvolle Zeit verloren. Nun ist mit Nachdruck zu versuchen, vielerlei multidimensionale Realitätsvorstellungen und Weltsysteme zu entwickeln und nachzuschauen, wie sich bekannte Modelle und Theorien in 4 Dimensionen bei einer Übertragung auf n Dimensionen unter Zugrundelegung unterschiedlichster Räume und Mannigfalten verhalten.

Wir müssen jetzt versuchen, in das dimensionale, zeitliche und räumliche Außen unseres Universums hineinzusehen, und dafür müssen wir uns erst einmal Modelle und Vorstellungen darüber erarbeiten, wie eine nD einbettende Realität physikalisch überhaupt aussehen kann und auch, wie sie entstanden sein mag in zahlreichen Zwischenstufen apersonaler und personaler Entwicklungen und Prozesse.

 

Man ist bisher nicht in der Lage, Quantenmechanik und Gravitation sinnvoll zu vereinen. Die Großen Vereinheitlichungstheorien (GVTs) sparen die Gravitation aus. Die Alles Umfassenden Theorien (AUTs), die die Gravitation hinzunehmen, sind extrem spekulativ und erfordern multidimensionale Realitätsvorstellungen.

Man hat also zu berücksichtigen, daß die Quantenmechanik primär ist, aber mit der Allgemeinen Relativitätstheorie bisher nicht vereinigt werden kann. Das muß Hinweise geben auf die Physik des unser Universum einbettenden Hyperraums – falls unser 11D Kosmos (?) nicht entartet ist (s.o.).

 

Kosmologischer Sprachstandard

Raumelemente RE

Raumelement(e), vage in der Art von Twistoren, Strings oder p-Branes. In einem dimensional geschachtelten Modell sind RE, die einen Raum aufspannen, meistens zusammengesetzte Größen. Ein RE ist dies also nicht absolut, sondern nur in Bezug zu dem Universum, Raum ..., der von seiner RE-Klasse aufgespannt wird.

4D Kontinuum

Reine Hilfsgröße wie z.B. das 4D Raumzeitkontinuum. Die Natur kann keine wirklichen Kontinua realisieren, sondern alle Realisierungen haben körnige, quantenhafte Natur und/oder Wellencharakter

Minkowski-Raum

Ein 4D Raum mit 3 Raumkoordinaten (x, y und z) und einer imaginären Zeitkoordinate (ict), pseudoeuklidisch, 4D Raumzeitkontinuum.

Einstein-Universum

Kugelförmiges, 3D Universum mit Radius R, des sen Metrik aus der ART bei gewissen Annahmen folgt. Die kosmologische Konstante gewährt die notwendige Abstoßungskraft, damit nicht die Galaxien alle zusammenstürzen oder immer weiter auseinanderfliegen.

Kosmologische Konstante

Von A. Einstein 1917 eingeführt, um sein Weltmodell statisch zu machen, um 1931 von ihm verworfen und von da an mit Eigenleben versehen. Ihr bedeutendster Verfechter wurde Georges E. Lemaitre. Sie wirkt sich so aus, als ob man in Newtons Gravitationsgesetz einen additiven Term einführt mit abstoßender Kraft (zur Entfernung proportional).

De Sitter-Raum

Ein Raum mit einer speziellen Metrik, die der Metrik des Minkowski-Raumes sehr ähnlich ist. Wegen dieser einfachen Metrik kann man im De Sitter-Raum leichter rechnen als mit anderen Räumen. U.a. kann man sich das Universum von Willem de Sitter von 1917 wie eine 4D Kugel in einem 5D Hilfsraum vorstellen. Es gibt verschiedene mögliche De Sitter-Universen, so wie es auch 3 verschiedene FRW-Kosmologien gibt. Das Universum von W. de Sitter von 1917 ist leer (Massendichte = 0), sphärisch und ewig expandierend. Der De Sitter-Raum, in dem R. Gott, A. Linde usw. rechnen, ist ewig expandierend und hat als Massendichte die Planckdichte.

Signatur

Signatur der Raumzeit: bei einer Raumzeit mit d Dimensionen nimmt man d-1 Dimensionen für den Raum und eine Dimension für die Zeit gemäß der "Signatur" (+ - - - ... -). Diese Schreibweise erklärt sich von der mathematischen Darstellung für die Metrik der Raumzeit.

 

Die metrische Form unseres "Raumes" wird durch den Gaußschen Fundamental-Tensor beschrieben, der auch in der ART auftritt. Weiteres sollte bei Arbeiten über Gauß, Riemann und Ein stein nachgelesen werden (siehe Modul N).

FRW-Kosmologie

Kosmologie gemäß den Friedmann-Gleichungen von 1922 und 1924 sowie der Arbeiten dazu von Howard P. Robertson und Arthur Walker bis 1935. Alle FRW Kosmologien beschreiben klassisch vorstellbare, expandierende 3D Flächen (oder Räume) in der Zeit.

 

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Sphärische FRW-Kosmologie: eine sich ausdehnende Blase mit positiver, örtlich konstanter und zeitlich veränderlicher Krümmung k (k > 0). Die Oberfläche der Blase ist nicht nur 2-dimensional wie bei einem Luftballon, sondern 3-dimensional. Die Expansion ist bei hinreichend kleiner Massendichte des Universums ewig, sonst erfolgt irgendwann der Zusammen sturz der Galaxien.

 

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Hyperbolische FRW-Kosmologie: 3D Fläche 2. Ordnung (Quadrik) wie beim sphärischen Universum, aber mit negativer, örtlich konstanter und zeitlich veränderlicher Krümmung k (k < 0). Die Expansion verläuft ewig.

 

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Ebene FRW-Kosmologie: Spezialfall für den Fall der Krümmung k = 0 des 3D Raumes. Die Expansion hört zwar nie auf, strebt aber für unendlich große Zeiten gegen einen festen Grenzwert.

Baby-Universum

Ein Universum, das durch eine Quantenfluktuation innerhalb eines anderen Universums entsteht und sich in den einbettenden 4D Hilfsraum (mit einer 5D Raumzeit !) hinein auf bläht. Blasenuniversum Universum in Form einer Blase, deren Oberfläche 3 Dimensionen hat (hier sind immer nur Raumdimensionen gemeint).

Mini-Universum

"Herangewachsenes" Baby-Universum, auch Tochter-Universum oder Taschenuniversum

Mega-Universum

Gesamtheit der Blasen des selbst reproduzierenden Universums, vielleicht eingebettet in einen 5D Minkowski-Hilfsraum

Meta-Universum

wie Mega-Universum

Superraum

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Raum aller Metriken h (i,j) gemäß der von J.A. Wheeler und De Witt aufgestellten Wellenfunktion für unser Universum; Quantenkosmologie

 

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Begriff aus der Supersymmetrie: rein abstrakter Raum, der von den Teilchenfamilien aufgespannt wird

 

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Einbettender Raum R4,1 für unser Universum, also wie der Hyperraum.

Hyperraum

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Mathematik: Nicht verwendet

 

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SF: Einbettender Raum R4,1 für unser Universum Folgt dem naiven Bild, daß unser Blasenuniversum in einen Raum eingebettet ist, der eine Raumdimension mehr besitzt.

 

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Forscher wie Kip S. Thorne und Paul Davies haben sich etwas der Vorstellung vom Hyperraum geöffnet, verwenden aber ganz andere Dimensionszahlen. Davies weist ihm 7 plus 1 Dimensionen zu, Thorne 6 plus 1.

Hyperebene

Mathematik: Gegeben sei ein n-R. Jede Hyperebene dieses n-R ist dann ein (n-1)D Volumen mit euklidischer Metrik. Im Spezialfall n = 3 hat die Hyperebene 2 Dimensionen und ist damit genau das, was wir gewöhnlich unter einer Ebene oder ebenen Fläche verstehen.

 

 

Begriffe aus dem Umfeld der Aionik

Realitätsvorstellung

Damit wird das globale Werden, die globale Realität beschrieben. Sie ist vermutlich als unendlich nach zeitlicher und räumlicher Ausdehnung und als mehrfach unendlichdimensional anzusetzen. Durch bestimmte mathematisch-physikalische Restriktionen ergeben sich realisierte Räume bzw. m-Kosmen.

Weltsystem

Damit wird eine Teilwelt wie unser Universum, etwa als Unterraum eines 4-R oder als einzelne Universumblase eines großen Universumgeflechts, beschrieben. So würde das in der alten Formulierung lauten. Gemäß der aktuellen Forschung würde man besser sagen: Damit wird eine Teilwelt wie unser Mini-Universum, etwa als Unterraum eines 4-R oder als einzelne Mini-Universumblase eines großen Universumgeflechts von der Art eines unendlich ausgedehnten Fraktals beschrieben.

Kosmophysik

Die globale Realität hat keine Grenzen in ihrer dimensionalen, zeitlichen und räumlichen und sonstigen Ausdehnung. Im – auch mehrfach – unendlichdimensionalen Chaos entstehen und vergehen immer wieder höherdimensionale Teilbereiche mit Ansätzen zu einer einheitlichen Struktur  (Inseln höherer Ordnung im Chaos), und diese mD Gebilde sind die m-Kosmen in der einfachen Form, in einer allgemeineren Darstellung bezeichnet als Km,l,j,...,z, wobei m für die Anzahl der großen Dimensionen steht, l für die der kleinen (eingerollten), j für die der „gebrochenen (was das auch immer sein mag), ..., z für die Anzahl der Zeitdimensionen. Diese Kosmen sind die Bürger im Ewigen Werden, sie sind meistens hochdimensional, dimensional tief geschachtelt und in ihrer Entwicklung über den ganzen Kosmos und seine Unterräume hochdynamisch.

Kosmos

Es existiert noch keine einheitliche Sprachregelung: Meistens wird Kosmos als Synonym gebraucht für Universum oder All. Die Entwicklung der Kosmophysik erfolgte unter der Hilfsvorstellung dimensional geschachtelter, dynamisch veränderlicher nD Räume, die in einen Raum (mD Mannigfaltigkeit, mD Gebilde) mit endlicher maximaler Dimension m eingebettet sind. Dieses Gebilde heißt dann m-Kosmos, ausführlicher Km,1, noch ausführlicher Km, l,j,...,z

IWA- und TZ-Theorie

Diese Theorie liefert die Basis für Sinnschöpfung und Sinngebung für IWA und TZ in der Weise, daß die Entwicklung von IWA und TZ mit der von Universen, in denen sie entstehen, mit der des gesamten Kosmos, der dieses Universum als meistens nur winzigen Teilbereich enthält, verknüpft in der Weise, daß im günstigen Fall die IWA und TZ nach Plan in die Evolution der Unterräume im Kosmos und der Kosmen selber eingreifen können. 

 

Es ist zu kritisieren, daß die Kosmologen noch kein der globalen Realität angepaßtes richtiges Kosmologisch sprechen. Z.B. Ist streng zwischen Weltsystem und Realitätsvorstellung zu unterschieden und ebenso ein Kosmos von einem Universum. Diese Stufe ungenauer Bezeichnungen sollte so schnell wie möglich überwunden werden. Unser Universum sollte endlich als echte und winzige Teilmenge der globalen Realität angesehen werden, und das wäre doch ganz im Sinne von Alan Guth, Andrei Linde, Martin Rees ....

 

Ein Studium der modernen Hochenergiephysik, Theoretischen Physik, Astronomie, Kosmologie, Biochemie, Molekularbiologie, Paläontologie, Paläoanthropologie, Vorgeschichte usw. (für die Erstellung der Modulbibliothek notwendig) muß auf zahlreiche Bücher angelsächsischer Autoren zurückgreifen. Referenzen auf Übersetzungen dieser Bücher geben zusätzlich (in Klammern gesetzt) das Erscheinungsjahr der englischsprachigen Originalausgabe an.

Eine Kritik an der Forschungspolitik in Deutschland nach 1970 erfolgt in Kap. 2.9.

 

 

2.1.2  Science Fiction (SF), Realitätsvorstellungen und Weltsysteme

 

Kosmologische Betrachtungen gehören unbedingt an den Anfang jeder Philosophie, staatswissenschaftlichen Überlegung, IWV-, TZ-, Staatstheorie

 

Die Physik beschäftigt sich zwar auch mit Wolken und Kirchtürmen, beschränkt sich aber nicht darauf. Die Meinung, daß naturwissenschaftliche Kenntnisse nicht benötigt werden, daß sie sogar eher Ballst sind, und die unerfreuliche Tatsache, daß Politiker, Juristen, Schriftsteller und überhaupt die Angehörigen der „Eliten“ regelrecht damit kokettieren, keine naturwissenschaftlichen Kenntnisse zu haben, mag in der Nachkriegszeit in Deutschland ab 1945 gefördert worden sein, aber ist extrem dumm und schädlich. Natur- und ingenieurwissenschaftliche Kenntnisse bei allen Angehörigen aller Eliten sind wichtig, besonders bei den Politikern, damit die dafür sorgen, daß die Wissenschaften und Technologien gefördert werden, die nach einigen Jahrzehnten das tägliche Brot liefern werden.

 

Für Kosmologien und darauf gestützte Staatstheorien und Parteiprogramm sollte eine plausible Kette sichtbar sein von Realitätsvorstellungen und Weltsystemen (Kosmologien) über Kosmogonien (Kosmologie, Sinnschöpfung und IWA- und TZ-Theorie) zu Staatstheorien und Parteiprogrammen.

Das ist der Idealfall, aber leider hat man sich so um die 3 Jahrhunderte seit dem Erscheinen der „Principia“ 1687 von Isaac Newton von seiten der Naturwissenschaftler kaum darum gekümmert, Realitätsvorstellungen und Weltsysteme zu entwickeln, die für vernünftige Sinnschöpfungen taugen.

Physiker kümmerten sich nicht um dieses Übel, wohl aber zahlreiche SF-Autoren, und auf deren Arbeiten und Ideen wurde die Kosmophysik bis 1984 entwickelt, zusammen mit der IWA- und TZ-Theorie, die eine gute Sinnschöpfung ermöglicht.

Es wundert also kaum, daß hier für die Sinnschöpfung nur die Kosmophysik verwendet werden kann und somit multidimensionale Realitätsvorstellungen bevorzugt werden, bei einer nach dimensionaler, zeitlicher und räumlicher Ausdehnung unendlichen globalen Realität mit nach oben offener Strukturierung und evolutionären Entwicklung.

 

Zentrale Vorstellungen dabei sind die FRW-Kosmologien (seit 1935) und die Kosmophysik (bis 1984, Entwurf einer "Welt" von oben nach unten - top down design), wobei die FRW-Kosmologien z.Z. die wichtigsten Bauelemente der Kosmophysik sind. Wissenschaftler, Forscher, Gelehrte ... werden hier also ebenso berücksichtigt wie SF-Autoren. Die letzteren wurden für Jahrzehnte trotz ihrer großen und vielen genial-schöpferischen Leistungen in der Physik ungern erwähnt, aber da sich seit 1990 viele angelsächsische Spitzenforscher anerkennend über die Verdienste der SF-Autoren aussprachen, hat sich das glücklicherweise geändert.

Heute darf man als Physiker sagen, daß Jules Verne gute Science Fiction gemacht hat, etwa mit der Reise zum Mond oder dem Kapitän Nemo mit der Nautilus.

Inzwischen darf man auch sagen, daß Leute wie Arthur C. Clarke, Donald Wollheim, Herbert W. Franke die heutige Vorstellung von vielen Blasen-Universen vorweggenommen haben, ebenso wie das Autorenkollektiv der Weltraum-SF-Serie „Perry Rhodan – der Erbe des Universums“  mit Walter Ernsting (Clark Darlton), Kurt Mahr, Karl-Heinz Scheer, William Voltz, W. Shols ...

Noch um 1985 war das allerdings gar nicht so, denn da wurde zumindest „auf dem Kontinent“ jeder, der die Realität für multidimensional hielt, als Spinner und geisteskrank eingestuft.

 

Etwa mit Jules Verne begann es, daß sich Menschen in guten Spekulationen über zukünftige Ereignisse, Technologien, Wissenschaften ... literarisch verewigten. Viele der Autoren für Zukunftsgeschichten, für die sich etwa ab 1960 umfassend der Begriff der Science Fiction (SF) verbreitete, waren Wissenschaftler, auch hochqualifizierte Forscher wie Ehrung der SF-Autoren etwa ab 1850 n.Chr.:

Wernher von Braun und Fred Hoyle. In ihren SF-Romanen nahmen sie nicht nur Technologien, Entwicklungen und Prozesse vorweg, die erst 100 Jahre später real wurden, sondern auch solche, die zwar noch heute - über 15000 Jahre später - in der Zukunft liegen, aber doch schon als Züge des Realen erkennbar geworden sind. Hier kann man sich die Weltraumserie „Perry Rhodan“ herausgreifen, als Musterbeispiel guter SF der damaligen Zeit. Das nachfolgend beschriebene Gilgamesch-Epos mit Beschreibung der Sintflut war SF der früheren Zeit, als sich die ersten Hochkulturen etwa ab 3000 v.Chr. entwickelten. Auf die alten Göttergeschichten wird in diesem Kapitel später eingegangen. Die antike Literatur darüber war ein sehr wichtiger Teil der antiken SF-Literatur.

Man braucht sich nur eine SF-Serie wie „Perry Rhodan“ anzuschauen und dort festzuhalten, was über hinreichend vernünftige Technologien und Prozesse einer sich immer höher entwickelnden Superzivilisation gesagt wird. Man findet darin nicht nur den Ausbau eines Sonnensystems zur technischen Einheit mit der Sonne als zentralem Fusionsreaktor, sondern auch „Maschinen“, die galaxisweit operieren und z.B. den Jet von M87 bewirken. Man findet dort die Idee, daß Raumschiffe die Energie des Hyperraums anzapfen oder die aufprallenden Energien beim Beschuß in den Hyperraum ableiten. Man findet auch Technologien, im Hyperraum Kunstwelten - Verstecke - anzulegen oder quer durch den Hyperraum von einer Galaxis unseres Universums zur nächsten zu fliegen.

Hier muß man beachten, daß die letztliche Sinnvollkeit des Geschehens davon abhängt, daß es nicht zwangsläufig irgendwann spurlos verschwinden muß. Wenn also Universen irgendwann zwangsläufig total verschwinden müssen - spurlos mit allen ihren Entwicklungen, Realitäten -, dann ist es gleichgültig, ob diese Universen für 5 Minuten oder für 500 Milliarden Jahre bestanden haben. Ein Geschehen, daß eine zeitlich befristete Realitätsinsel ist ohne Wirkung mit der Umgebung und ohne Folgen auf die Zukunft, ist sinnlos, gleichgültig ob es für 5 Minuten existiert oder für 500 Milliarden Jahre.

Insofern sind gerade die SF-Romane und SF-Spekulationen am interessantesten, die sich mit Universen, Hyperräumen ... befassen, die sich in einer Evolution befinden, auf die innerhalb von Universen ... entwickelte IW bei günstiger Entwicklung schon recht wesentlich einwirken können. Gute SF-Literatur führt also ganz zwangsläufig zu Spekulationen über Technologie, Wissenschaft, Person, Form ... von KIW und damit zum Theozoikum.

 

Man kann leicht erklären, weshalb SF-Autoren die Vorreiter bei den multidimensionalen Weltsystemen wurden: Für gute Verfasser von Zukunftsgeschichten und -visionen mußte es mehrere Universen geben, weil eines allein total sinnlos ist, wegen der Erschöpfung seiner Wasserstoffvorräte mit der Zeit, zunehmenden Ausdünnung in Folge der Expansion oder - im gegenteiligen Sinn - nach Umkehrung der Expansion in eine Kontraktion, die wieder zum "singulären Punkt" führt ...

Gute Science Fiction-Autoren haben das ganze Umfeld von Kosmologien, die mit vielen Universen operieren, bereits mit humanistischen Werten erfüllt, bevor diese Kosmologien von der Wissenschaft akzeptiert wurden.

Sicher ist es so, daß das geistige Gefüge in Kosmologien von Forschern entwickelt worden ist, aber bei denen war der Schritt zur SF oft nicht weit und die besten Forscher bekennen das auch gerne.

Konnte um 1970 noch ein SF-Autor einen Kosmologen mit dem Hyperraum als 5D Gebilde schocken, so haben die Kosmologen mit meistens 10D und 11D Gebilden auf der Basis von Supergravitation und Superstringtheorie zurückgeschlagen. Das fordert dazu heraus, die Konzepte des Hyperraums oder besser gleich des m-Kosmos mit denen der aktuellen 10D und 11D AUTs in der Kosmologie und Hochenergiephysik auf einen Nenner zu bringen.

 

Wie sehr sich die Physik laufend im Wandel befindet, zeigt z.B. die Entwicklung der Physik im Bereich der Solitonen, definiert als unauflösbare Unstetigkeiten oder Knoten nicht nur in einem Feld. David I. Olive und Claus Montonen hatten 1977 die These aufgestellt, daß es die magnetischen Monopole - die von den Maxwellschen Gleichungen von 1965 ausgeschlossen werden - doch geben könnte und zwar sogar als fundamentale Objekte, während die Elementarteilchen der QCD wie Elektronen und Quarks Solitonen sind.

Damit drehten die beiden die bis dahin gängige Auffassung um, in der galt: Elektronen, Quarks ... sind fundamentale Größen (eben Elementarteilchen) mit elementarer oder Noetherscher elektrischer Ladung, aus denen sich die Eigenschaften von Solitonen mit topologischer Ladung (darunter auch die magnetischen Monopole) als abgeleitete Größen ergeben (siehe „Spektrum der Wissenschaft“, April 1998, im Artikel über „Neue Welttheorien“ von Michael Duff und die dort angegebene Literatur).

Solche gegensätzlichen Auffassungen führen zu gegensätzlichen oder komplementären Kalkülen, was man seit den Tagen der Entwicklung der QM als Dualität bezeichnet. Ein Ergebnis davon ist, daß z.B. das, was wir in dem einen Universum als Ladung bezeichnen, in dem anderen als Länge gilt.

 

Die von M. Duff diskutierte S- und T-Dualität könnte man nun durch eine SF-Dualität erweitern, in der SF-Autoren und Kosmologen ihre speziellen Begabungen besser zur gemeinsamen Entwicklung eines geistigen Supersystems einbringen können. Diese SF-Dualität könnte so definiert werden:

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Kosmologen haben in erster Linie die Realitätsforschung als Ziel, bei der man forscht, um das Reale zu erforschen, also ganz im Sinne des klassischen oder modernen Physikers.

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SF-Autoren haben in erster Linie die Realitätssicherung und Sinnschöpfung als Ziel, bei der man versucht, die Grundlagen dafür zu legen, daß die höheren Wertschöpfungen des Realen wie Leben und Zivilisation optimal überleben, sich optimal entwickeln und einen vernünftigen Sinn haben - wobei man aber so weit wie möglich auf die Realitätsforschung zurückgreift.

 

Bei der SF-Dualität liefern SF-Autoren Restriktionen und Forderungen an das Reale, denen die Kosmologen folgen, solange sie mit den naturwissenschaftlichen Daten und Modellen übereinstimmen, und die SF-Autoren studieren sehr genau die Arbeiten der Kosmologen, um die Probleme, Arbeitsmethoden und Forschungsergebnisse der Kosmologen so gut wie möglich zu überblicken und in die Realitätssicherung und Sinnschöpfung einzubauen.

 

Es ist unabänderlich, daß man die Beiträge der Mathematiker, Physiker und Philosophen wie Gauß, Riemann, Clifford und Mach kennt. Folgende Forscher nahmen im 19. Jahrhundert die geometrisch bedingte Entstehung von Kräften und Materie an:

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Bernhard Riemann, Mathematiker, in seinem Habilitationsvortrag von 1854. Er stützte sich vor allem auf die „antieuklidische Geometrie“ von Carl Friedrich Gauß, der wie Nikolai Iwanowitsch Lobatschewski und Wolfgang Bolyai, Sohn seines berühmten Vaters Johann, eine nichteuklidische Geometrie entwickelte hatte.

 

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Beliebig dimensionale (nD) Räume und topologische Mannigfaltigkeiten mit nichteuklidischer Metrik, die durch quadratische bzw. biquadratische Differentialformen definiert wird.

 

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Verbindungen zwischen diesen mathematischen Räumen mit unserem physikalischem Raum und den physikalischen Erscheinungen. Sein Postulat: Materie und Kräfte unseres Universums lassen sich auf geometrische Eigenschaften des Raumes zurückführen. Schlußworte Riemanns in seinem Habilitationsvortrag: "Die dem Raum zu Grunde liegende Wirklichkeit muß also entweder eine diskrete Mannigfaltigkeit bilden, oder wir müssen die Basis ihrer metrischen Beziehungen in von außen (!) wirkenden Kräften suchen."

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William Kingdom Clifford, Philosoph, 1870 (er war durch die Arbeiten von Riemann und Lobatschewski angeregt worden.):

 

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Kleine Teile des Raumes sind wie kleine Hügel, bei denen die euklidische Geometrie nicht gilt, auf einer sonst ebenen Fläche.

 

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Krümmungen und Verformungen wandern nach Wellenart kontinuierlich.

 

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Materie entspricht Krümmungen, Verzerrungen des Raumes, Bewegung der Materie entspricht der o.g. Wellenbewegung.

 

Der große Schritt in Richtung mathematisch formulierter Kosmologien gelang um 1917 von Willem de Sitter, Alexander Friedmann und Georges Lemaitre mittels der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) von Albert Einstein von 1915/16 und bis 1935 zu den FRW-Kosmologien (die Bezeichnung wird nachfolgend erläutert) in einem Zeitraum von nur knapp 20 Jahren.

1916 führte Albert Einstein die Gravitation auf einen geometrischen Ursprung zurück, als Krümmung der 4D Raumzeit. Danach ist die Gravitation keine Kraft mehr im üblichen Sinne, sondern ein Effekt der Raumzeitgeometrie (Bernhard Riemann und William K. Clifford hatten die Kräfte als Effekte der Raumgeometrie gedeutet). Nach Einstein aber folgen im Schwerefeld frei fallende Körper geodätischen Linien der Krümmung der 4D Raumzeit - Gravitation als Effekt der in der Geometrie der 4D Raumzeit.

Es gibt bisher nicht lösbare Schwierigkeiten, wenn man im Modell der FRW-Kosmologien mit der Separation der Zeit von der Raumgeometrie sich unser Universum als expandierenden Ballon vorstellt und nun darauf die Bewegung von Massenpunkten realistisch darstellen will.

Da zeigt sich sofort der große Unterschied zwischen

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Raumexpansion in der Zeit und

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Bewegung eines Massenpunktes auf geodätischen Linien in der gekrümmten 4D Raumzeit.

Man kann den 5D Lichtweg – so wie ihn etwa Gott aus dem Hyperraum her bei Sicht auf unser expandierendes Universum ihn sieht – ohne Schwierigkeit geometrisch angeben, aber nicht die Bewegung von Massen, da die Lichtgeschwindigkeit c gegenüber jeder beliebig gleichförmig bewegten Masse immer c ist und das relativistische Additionstheorem für gleichförmig bewegte Massen gilt.

Mögliche Ursachen:

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Für die Darstellung der Effekte innerhalb unseres Universums reicht auch eine 5D Physik nicht aus, wie das ja auch in den 10 bis 11D AUTs nahe gelegt wird.

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Unser Universum ist nicht in einen 5D Hyperraum (vom Typ R4,1),sondern in einen 6D Pararaum (vom Typ R5,1) ... eingebettet.

 

Ohne die willkürlich von Einstein eingeführte Kosmische Konstante Lambda beschreiben die Einsteinschen Feldgleichungen nach Alexander Friedmann 1922 bis 1924 sich in der Zeit verändernde, expandierende Räume. Geht man in der Zeit t zurück, führen diese Gleichungen zu einem zeitlichen Anfang t0 = 0 des Universums, bei dem die Theorie unendlich große Werte für Masseenergiedichte, Druck und Temperatur liefert.

Nun können Unendlichkeiten durchaus physikalisch sinnvoll sein, wie man im Fall der Steigung an einem Steilhang bis zu einer senkrecht aufragenden Wand oder bei einer beliebigen Verdünnung ersehen kann, aber es gibt physikalische Werte, wo Unendlichkeiten total unakzeptabel sind, und das ist der Fall bei unendlich hohen Werten für Masse, Energie, Temperatur ...

Also setzen sich die Einsteinschen Feldgleichungen für t0 = 0, den Beginn der Entstehung unseres Universums, selber außer Kraft.

Der Urknall ist für die Zeit t0 = 0 und auch für die Zeit davor durch die Hilfsmittel der ART nicht beschreibbar, was allerdings keinerlei Aussagen über die globale Realität macht, sondern nur über die ART als Werkzeug der Beschreibung.

 

Man kann als wahrscheinlich annehmen, daß die Singularitäten

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am Anfang und am Ende unseres Universums und

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nach dem Kollaps eines großen Sterns zum Schwarzen Loch

gemäß der Einsteinschen Feldgleichungen zwar nicht zu unendlich hohen Werten von Energie(dichte), Massendichte, Temperatur und Druck führen bzw. durch diese dargestellt werden, aber daß die Singularitäten differentialgeometrisch zu Unendlichkeiten oder Löchern im Raum führen, die auch physikalisch sinnvoll sein können. Einstein und Eddington hielten ihr Leben lang Singularitäten nur für entgleiste Erzeugnisse der Theorie, ohne Bezug zur realen Welt, und anfänglich meinte auch der „Papst der Schwarzen Löcher“, John A. Wheeler, daß es Singularitäten nicht geben könne. Dann bekehrte sich Wheeler zu den “gefrorenen“, kollabierten Riesensternen und schuf 1967 die Bezeichnung für sie: Black Holes oder Schwarze Löcher.

Wenn man den Begriff der Singularität rein auf die Schwarzschildgeometrie zurückführt und sie nicht für die Werte von Energie- und Massendichte, Druck und Temperatur verwendet, dann nähert man sich dem SF-Modell, verwendet in den Einbettungsdiagrammen von Kip S. Thorne: Beim Kollaps beult sich die Raumzeit gewaltig aus, und wenn die Ausbeulung in der Raumzeit lokal stark genug ist, kann man sie grob in eine Ausbeulung des Raumes und eine Dehnung der Zeit separieren. Im Extremfall schnürt sich die Beule ab und ist Keimzelle für ein neues Universum oder ist bereits das neue Babyuniversum, das durch den Hyperraum treibt.  

 

Große Mängel der ART bei ihrer Anwendung auf die Kosmologie:

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Einstein benutzte ein 4D Raumzeitkontinuum mit Riemannscher Metrik als Rahmen der globalen Realität (= unserem Universum), weshalb für viele Kosmologen dieser Zeit und für Jahrzehnte danach als höchste Wahrheit galt: Realitätsvorstellungen sind gleich Weltsystemen, da unser Universum die globale Realität umfaßt, aller Raum und alle Zeit zusammen mit unserem Universum entstanden, unser Universum kein dimensional-räumliches und kein zeitliches Außen hat.

 

Diese Ansicht änderte sich allmählich ab 1975 – allerdings nicht „auf dem Kontinent“ – und ab 1980 gelangten immer mehr multidimensionale Realitätsvorstellungen in die Sichtweise der Forscher (siehe z.B. die Arbeiten von Martin Rees, Richard Gott und Andrei Linde).

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Man kann nicht daraus, daß die ART in 4 Koordinaten definiert ist, schließen, daß die Realität eine 4D Raumzeitwelt "ist". Die ART ist wie ein Schraubenzieher mit einer bestimmten Größe. Sind die Schrauben zu groß oder zu klein, ist der Schraubenzieher nicht mehr verwendbar, was aber nicht bedeutet, daß es diese Schrauben demzufolge nicht geben kann. Die ART und die globale Realität sind zwei völlig verschiedene Größen. 

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Keine physikalische Theorie ist ein echtes Abbild der Realität, jede physikalische Theorie hat ihre Schwächen, um nicht zu sagen Fehler. Wegen des Unendlichwerdens wichtiger physikalischer Größen der Einsteinschen Gleichungen für den Anfang und das Ende der Welt - Anfangs- und Endsingularitäten - gilt die ART für Anfang und Ende unseres Universums sowie jenseits dieser Zeitmarken nicht.

 

Die Großen Vereinheitlichungstheorien (GVTs) ab 1975 (die SU(5) von Sheldon Glashow und Howard Georgi) vereinheitlichen zwar die 3 Wechselwirkungskräfte Elektromagnetismus, schwache und starke Kraft, aber die Gravitation wird darin nicht berücksichtigt.

Das geschieht aber bei den Alles Umfassenden Theorien (AUTs) in Form von Quantenkosmologie, Supergravitation, Superstringtheorien ... ab etwa 1982.

Die erweiterte Kaluza-Klein-Theorie seit 1980 operiert z.B, in einem 11D Raum, von dem 7 Dimensionen mikroskopisch verkürzt (eingerollt) sind.

 

Wegen der fundamentalen Bedeutung der FRW-Kosmologien und AUTs müssen sie ganz wesentlich die Kosmogonien mitbestimmen und zu einer neuen Generation geistiger Systeme für die Menschen als moderne Human-Software auf dem Weg zu IW-Software, VIW-Software ... führen, in denen eine Verbindung zwischen Physik und Ethik möglich ist und durch eine vernünftige Sinnschöpfung den Phänomenen IW, IWA und TZ eine akzeptierbare Rolle in der Entwicklung von Universen und Kosmen - also in der globalen Realität in Sicht auf beliebig große Zeiträume - zugewiesen werden kann.

 

Es wird hier folgende Sichtweise bevorzugt:

Da gibt es irgendetwas, das man als globale Realität, Ewiges Werden, Chaos oder Apeiron bezeichnen kann. Über dieses stülpen wir Modelle, Theorien, Dogmen (Paradigmen), Annahmensysteme ... als Vorschläge zur Interpretation des „Realen“, und dann schauen wir sorgfältig nach, was sich mittels genauer Meßdaten, Rechnungen und Querprüfungen mit allem Wissen ergibt. Wir sagen also nicht mehr: „Die Welt ist ...“, sondern wir sagen „Da ist anscheinend irgendetwas, das uns die Illusion der Realität, des Realen, des Seins ... verleiht, und über das stülpen wir naturwissenschaftliche, vernünftige, logisch und mit Meßdaten begründete Vorstellungen, Modelle, Systeme ... - und zwar versuchsweise“. Das ist das Thema der Realitätsforschung.

Wegen Unsicherheit, Fehlern und Vieldeutigkeit von Meßdaten und Theorien wird die Realitätssicherung der Realitätsforschung gleichberechtigt zur Seite gestellt. Wo immer man Zweifel hat, verwendet man bevorzugt die Interpretationen und Leitlinien, die insbesondere die höchsten Entwicklungen und Wertschöpfungen des Realen schützen und sichern. Man sucht also nicht unbedingt die „absolute Wahrheit“, sondern nur bedingt unter starker Rücksicht darauf, was man mit der erhaltenen „Wahrheit“ in bezug auf Erhaltung, Förderung, Schutz, Bewahrung, Höherentwicklung und Verbreitung von Realität, Leben, Zivilisation bis hin zur Weltraumgestützten Superzivilisation (WGS) technisch anfangen kann. Zur Sicherung von Leben, Realität ... bezieht man sich besonders auf die Supermaschinen der Superzivilisation und fragt nach ihren höchsten und maximalen Ausbaustufen und Wirkungen.

 

Die so erhaltene Geistigkeit sollte in klar übersichtlichen Elementen dargestellt werden, für Menschen und seine höher entwickelten Nachkommen. Die Aionik-Sprachkonstrukte und Aionik-Graphen sind ein Beispiel dafür. Dabei werden die FRW-Kosmologien in höherdimensionaler Realität eingebettet, was ein wichtiges Wesenselement der Kosmophysik ausmacht.

Eine ausführliche Darstellung dieser Werkzeuge in den Büchern AIONIK I und II angegeben. Ob allerdings die Aionik-Sprachkonstrukte für natürliche Menschen verwendbar ist, erscheint als zweifelhaft. Sie geben eher eine Idee dafür, wie sich Androiden untereinander unterhalten werden. Aber die Aionik-Graphen sind auch für Menschen gute Werkzeuge, da sie insbesondere die Phänomene IWA, TZ, Universen, Superzivilisationen ... in einen sehr viel größeren Rahmen einfügen. 

 

Alexander von Humboldt entwickelte die Physikalische Geographie als Konzept, alle die von ihm auf seinen Reisen gemachten Beobachtungen in ein einheitliches, vernünftiges und naturwissenschaftlich orientiertes System zu bringen. In erster Linie meinte er damit biologische, geologische und paläontologische Meßdaten. Das dient hier als Vorbild, aber für alle beliebigen Meßdaten. Charles Darwin entwickelte das Konzept der Evolution der Organismen (Metazoen) durch natürliche Auswahl.

Carl von Linne (Linnaeus) hatte um 100 Jahre zuvor eine gründliche Klassifizierung der Metazoen vorgenommen, wobei sie gewissermaßen nebeneinander standen. Darwin und George Wallace zeigten unabhängig ihre vertikale Verbindung über eine Evolution, bei der aus einfachsten Mehrzellern so komplizierte "Apparate" wie Echsen, Säugetiere, Vögel und Menschen werden. Ernst Häckel konstruierte den Stammbaum der Metazoen, der die Einteilung von Linne und die gegenseitige Verwandtschaft der Metazoen über die Evolution erkennbar macht - der Baum als geeignetes Superzeichen.

Carl Friedrich Gauß entwickelte eine antieuklidische Geometrie wie die Bolyais und Lobatschewsky. Er schuf die Differentialgeometrie und fragte danach, ob unser realer Raum gekrümmt sei. Bernhard Riemann erweiterte die Differentialgeometrie auf n-dimensionale Räume und er vermutete, daß die Physik des realen Raumes durch seine Metrik definiert wird. Hierin folgte ihm William Kingdom Clifford und spezifizierte diese Vorstellungen weiter, vor allem sehr anschaulich. Das war fast alles von 1800 bis 1900 geschehen. Im 20. Jahrhundert wurden Phänomene wie

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Zeitdilatation,

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Radioaktivität,

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die 4 Wechselwirkungskräfte und

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Sternentwicklung

verständlicher gemacht bis nahezu geklärt. Ganz erklärt ist z.B. die Nukleosynthese in Sternen auch heute noch nicht, wie das Neutrinorätsel unserer Sonne zeigt. Auch Gravitation, Dynamik und Ausdehnung unseres Universums (Raumexpansion !) und die mögliche Einbettung unseres Universums in höherdimensionale reale Gebilde sind nicht geklärt.

Die Beobachtungsdaten für die Materieverteilung im Universum (Huchra, Davis, Rubin 1986) haben etliche Forscher fragen lassen, ob es den Urknall wirklich gegeben haben kann. Das Problem der fehlenden Masse zeigt, daß auch die Fragen danach, was für eine Krümmungsform und welches dynamische Verhalten unser Universum wirklich hat, heute noch nicht geklärt sind - falls es überhaupt so ein Gebilde ist, wie wir in konkurrierenden Vorstellungen annehmen, und zwar über unser Universum und seine Phänomene.

Die Fragen nach dem Kleinsten und Größten sind also auch um 2000 n.Chr. immer noch nicht gelöst. Aber wir haben bereits den Weg zur Superzivilisation beschritten mit Weltraumfahrt, fortschreitender Automatisierung von Produktion, Verwaltung ..., immer leistungsfähigeren Rechnern und Rechnernetzen, Gentechnik und Genchirurgie ...

In Mikrobiologie und Gentechnik waren Forscher führend wie Adolf Butenandt, Linus Pauling, Francis Crick, Jim Watson und Jacques Monod. Von hier scheint der nächste große Entwicklungsimpuls zu kommen, den früheren aus Atom- und Kernphysik, Weltraumfahrt und Informatik mindestens gleichrangig.

 

Ganz wesentlich in jeder Epoche sind die verwendeten Realitätsvorstellungen und Weltsysteme, was sich allerdings bei neuzeitlichen Philosophen, Intellektuellen, Klerikalen, Ideologen, Literaten ... noch nicht herumgesprochen hat. Hier werden die geistigen Systeme bevorzugt, die sich auf die FRW-Kosmologien stützen lassen. Somit ist dieser Begriff hinreichend zu erklären. Die FRW-kosmologien bauen auf der von Albert Einstein im Dezember 1915/Januar 1916 publizierten Allgemeinen Relativitätstheorie auf.

Die beiden Mathematiker Howard P. Robertson und Arthur Walker wiesen bis 1935 nach, daß die von Alexander Friedmann 1922 bis 1924 gefundenen Lösungen für die kosmologischen Gleichungen A. Einsteins von 1917 (ohne Kosmologische Konstante Lambda, gültig für ein homogenes und isotropes Universum, formuliert im Modell der 4-dimensionalen Raumzeit), in

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einen expandierenden, (gekrümmten) 3-dimensionalen Raum und

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eine Zeitkoordinate

separiert werden können, was das Wesen der FRW-Kosmologien ausmacht.

Friedmanns Lösungen stellten zwei verschiedene Räume unterschiedlicher, konstanter Krümmung dar: Eine positive Krümmung (k > 0) bedeutet einen sphärischen Raum, eine negative (k < 0) einen hyperbolischen Raum. Die Krümmung beider Räume ist zwar überall konstant, aber mit der Zeit veränderlich: Beide Räume sind dynamisch veränderlich.

1927 fand Georges Lemaitre die 3. Lösung, einen ebenen Raum mit der konstanten Krümmung Null. Georges Lemaitre entwickelte zuerst die Vorstellung vom Uratom, das durch Explosion unser Universum ergab. Siehe hierzu John Archibald Wheeler "Gravitation und Raumzeit", ein populärwissenschaftliches Buch von 1990. Kosmologische Modelle auf der Grundlage der Friedmann-Robertson-Walker-Lösungen heißen FRW-Kosmologien.

Die Robertson-Walker-Metrik führt dazu, die wichtigen Parameter kritische Massendichte und Raumkrümmung allein auf den 3-dimensionalen Positionsraum zu beziehen, also den normalen 3-dimensionalen Raum unserer Umgangssprache. Die Robertson-Walker-Metrik besagt: Die Änderung der Raumzeitgeometrie der 4-dimensionalen Raumzeitwelt kann durch die dynamische Entwicklung des 3-dimensionalen Raumes (mit überall konstanter Krümmung, die sich aber mit der Zeit ändert) in der Zeit vollständig wiedergegeben werden und äußert sich in der direkt beobachtbaren Rotverschiebung des Lichtes ferner Galaxien, als direkt sichtbares Ergebnis der Expansion des 3-dimensionalen Raumes. Damit gelten die Werte für mittlere Dichte des Universums, kritische Dichte, Krümmung des Raumes usw. für den 3-dimensionalen Raum.

Einen realen 3-dimensionalen, gekrümmten und expandierenden Raum kann man sich sehr gut realistisch vorstellen, z.B. durch das um eine Dimension vergrößerte Beispiel einer sich ausdehnenden Seifenblase oder eines Luftballons, den man aufpumpt. Wenn man auf den Luftballon Punkte oder kleine Galaxien malt, hat man fast exakt das 2-dimensionale Bild der Expansion unseres 3-dimensionalen Universums. Wheeler hat das sehr anschaulich im o.g. Buch beschrieben. Genau so wird auch die Rotverschiebung und Hubblekonstante interpretiert: Nicht als Expansion einer unvorstellbaren 4-dimensionalen Raumzeitwelt, sondern als Expansion einer 3-dimensionalen "Weltblase". Diesem Bild entsprechend redet man heute von Blasenuniversen. Hier bevorzugte Annahme:  Unser Universum ist als eine Art Blase mit 3-dimensionaler Oberfläche  zu begreifen, in Analogie zu einer Seifenblase oder einem Ballon in  unserem Universum mit 2-dimensionaler Oberfläche. Diese Universumblase  befindet sich in einer dynamischen Entwicklung, was zu den Vorstellungen von Alan Guth, Andrei Linde, Martin Rees, Richard Gott ... führt mit Metauniversum, Miniuniversen, Babyuniversen, dynamisch expandierendem Fraktal ...

Es ist aber hier zu betonen, daß man zwar dieses Ballon-Modell gut verwenden kann für die Expansion des Universums und die Darstellung des Lichtwegs auf seiner Bahn durch unser Universum, aber nicht für die Darstellung der Bewegung von Massen, und zwar wegen der relativistischen Effekte.

Es ist ganz dringlich, zu ermitteln, wie Gott aus dem Hyperraum ... her die Bewegung von Materieteilchen in unserem Universum sieht. Das ist alles auch bei der Kosmophysik der n-dimensionalen  Räume eines m-Kosmos zu berücksichtigen.

 

1948 publizierten Herman Bondi, Thomas Gold und Fred Hoyle Arbeiten, in denen sie alternativ zu der Urknall-Hypothese von Georges Lemaitre ein Weltmodell darlegten, das von einem ewig expandierenden Universum ausging, wo durch entsprechend viel Nachentstehung von Materie die mittlere Materiedichte immer gleich bleibt. Das war das Steady State-Modell, das eine Welt im Fließgleichgewicht oder dynamischen Gleichgewicht beschreibt.

Im selben Jahr publizierten George Gamow und Ralph Alpher ihr Urknallmodell mit der These, daß eine Resthintergrundstrahlung vom Urknall her entsprechend 5 Grad Kelvin existieren müßte.

Jim Peebles und Robert Dicke kamen 1964 durch theoretische Überlegungen auch auf eine vom Urknall her existierende Hintergrundstrahlung, ohne den Artikel von Gamow zu kennen. Zu dieser Zeit hatten Arno Penzias und Robert Wilson ohne ihr Wissen diese Hintergrundstrahlung schon durch Messungen an tiefgekühlten Detektoren entdeckt. Kurz darauf erfuhren sie, daß ihre Messungen kosmischen Rauschens eine Hintergrundstrahlung von 3 Grad Kelvin bedeuteten. Später wurde festgestellt, daß diese Hintergrundstrahlung mindestens 1:10000 in jeder Himmelsrichtung völlig gleich (isotrop) ist.

Rechnungen von Jim Peebles ergaben eine recht hohe Wahrscheinlichkeit, daß die beobachteten Werte für die Anteile von Wasserstoff, Deuterium, Tritium und Heliumisotopen recht gut mit dem Urknall-Modell und der 3 K-Hintergrundstrahlung vereinbar waren. Erste sehr wichtige Arbeiten in dieser Richtung erbrachten zuerst Fred Hoyle, William Fowler, Robert Wagoner, Margaret und Geoffrey Burbidge.

Seit 1965 bedeutete das die Abkehr vom Steady State-Modell und die Annahme des Urknall-Modells: 1965 publizierten Dicke, Peebles, Roll und Wilkinson eine Arbeit, in der sie die von Penzias und Wilson gemessene Radiostrahlung von 4080 MHz als Restwärmestrahlung vom Urknall her deuteten. Heute wird sie als Hohlraumstrahlung entsprechend 3 Grad Kelvin angegeben. Nachdem dieses zuerst als Radiorauschen eingestufte Phänomen als Hintergrundstrahlung eingeführt worden war, die auf den Hitzeschock vom Urknall her zurückging, galt das Steady State-Modell als überholt und die Urknallhypothese wurde allgemein akzeptiert.

Diese Hintergrundstrahlung legt nahe, daß unser Universum einen  geschlossenen Hohlraum bildet, aber die Schließung kommt durch die  Krümmung in der 4. Raumdimension zustande. Unser Universum ist eine  geschlossene 3-dimensionale Fläche, genauso wie eine Seifenblase  eine geschlossene 2-dimensionale Fläche ist.  Diese Fläche 2. Ordnung im einbettenden Raum von 4 plus 1 Dimensionen  befindet sich in einer dynamischen Entwicklung, die bisher am besten  mittels der FRW-Kosmologien beschrieben werden kann. In diesem Buch wird deshalb davon ausgegangen, daß das Beschreibungsverfahren gemäß der FRW-Kosmologien für ein beliebiges Mini-Universum (siehe die Arbeiten von Andrei Linde) z.Z. am besten geeignet ist, da es leistet

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bestmögliche naturwissenschaftliche Erfassung der Meßdaten und

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objektivierte Ansätze zu einer Ethik für Intelligente Wesen bei Sicht auf  hinreichend große Zeiträume (über mindestens 10 Billionen Jahre).

Es wird hier empfohlen, die ausgezeichneten Bücher von guten Forschern wie Ledermann, Schramm, Davis, Pagels, Wheeler, Penrose, Weinberg, Hawking usw. zu lesen und als dankbares Geschenk von ihnen an die Menschheit zu betrachten. Wieviel den Medienreferendaren, Filmemachern, Chefredakteuren usw. dieses wertvolle Geschenk von Spitzenforschern an die Menschheit wert ist, können Sie unmittelbar aus dem ersehen, wieviel Bedeutung diese Leute diesen Themen in den beliebigen Medien wie Presse, Fernsehen, Rundfunk ... zuweisen. Hier ist England zu loben, was man aus den Büchern von Davis und Hawking erfahren kann. Wie oft sehen Sie etwas im Fernsehen oder hören Sie etwas im Rundfunk oder lesen Sie etwas in Zeitungen, Zeitschriften ... über Kosmologie, Alles Umfassende Theorien (AUTs), Mikrobiologie, Paläontologie, Paläoanthropologie, Vor- und Frühgeschichte, Zivilisations-, Zukunfts-, Genieforschung ... ? Wenn die Medien nicht ein so beschissenes Programm darbieten würden, wäre uns allen sehr geholfen. Wenn man bedenkt, wieviel Sachinformationen in Zeitungen, Zeitschriften, Rundfunksendungen, Fernsehfilmen, sonstigen Filmen usw. den Bürgern nahegebracht werden könnten und sieht dann die Wirklichkeit, dann kann man sicher feststellen, daß sich in den Schaltstellen der Medien die größten Deppen breit gemacht haben.

 

Bei der Allgemeinen Relativitätstheorie und den auf ihr aufbauenden Weltsystemen ist wie bei allen anderen Theorien, Vorstellungen usw. zu beachten, daß das Modell nicht für die Wirklichkeit zu nehmen ist. Auch die Allgemeine Relativitätstheorie ist wieder nur eine Stufe zu höherer Erkenntnis. Insbesondere ist anzumerken:

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Die Tatsache, daß sie in 4 Raumzeit-Dimensionen formuliert ist, besagt vorerst über die globale Realität überhaupt nichts (siehe die Theorien der Supergravitation, Quantenkosmologie, Superstringtheorie usw. ab 1975).  Die Annahme eines 4D Raumzeitkontinuums als Realitätsrahmen ist überholt.  Wahrscheinlich ist sogar der klassische Dimensionsbegriff nicht mehr zu akzeptieren.

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Real existierende Singularitäten sind mehr als zweifelhaft und die Einsteinschen Feldgleichungen sind mit Vorsicht zu interpretieren, vor allem ist auf  Randbedingungen, zusätzliche Annahmen, Fehlergrenzen und Definitionsbereiche  zu achten:  Alle die o.g. 3 Lösungen - hyperbolischer, ebener und sphärischer 3-dimensionaler Raum - expandieren von einem gewissen Zeitpunkt t = 0 an (Zeitpunkt  des Urknalls).  Für t = 0 geben die Gleichungen unendliche Werte für Temperatur und Energiedichte unseres anfänglichen "Universums", was beweist, daß sie zu diesem  Zeitpunkt nicht mehr gelten und davor schon gar nicht. Die Einsteinschen Feldgleichungen gelten also nicht für die Zeit t = 0 des Urknalls und im Innern von Schwarzen Löchern, eben weil sie dort unendlich  große Werte für Energiedichte und Temperatur liefern. 

Der Erfinder einer großen Theorie muß nicht unbedingt in allen ihren Merkmalen Recht haben, aber es ist doch zu betonen: Albert Einstein sah sehr wohl  die Möglichkeit zu Singularitäten gemäß seiner Formalismen, aber er tat sie  als mathematische Kuriosität ab.

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Die FRW-Kosmologien könnten auch andere Universen beschreiben. Sie sagen  über die mögliche Existenz anderer Universen überhaupt nichts aus, und auch  nicht über die Möglichkeit eines einbettenden Raumes. Wenn die FRW-Kosmologien nur ihr gerade damit beschriebenes Universum "sehen", folgt daraus eben  nicht, daß es nur dieses eine Universum gibt. Hier ist - wie bei jeder anderen Theorie auch - zwischen

 

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Mathematik und Physik,

 

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Modell und Wirklichkeit,

 

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Kalkülen und den Teilbereichen der Realität (die die Kalküle beschreiben  sollen) 

 

sorgfältig zu unterscheiden. Sonst macht man als Kosmologe genau den Fehler,  den die Physiker den Geisteswissenschaftlern seit Jahrhunderten vorwerfen:  Rein aus Formalismen und Syntax von Beschreibungen und ihren Sprachen auf  reale Zusammenhänge, Effekte, Prozesse in der Natur ... schließen zu wollen,  ohne die Definitionsbereiche zu beachten.

Wenn man sich auf die Schultern der Riesen stellt - ein Tip von Isaac Newton - sieht man weiter.

Die Weiterführung des Konzepts der Physikalischen Geographie von Alexander von Humboldt und des Evolutionskonzepts von Darwin und Wallace zur Erklärung aller (!) Phänomene, Meßdaten, Beobachtungen und Wissensinhalte, besonders auf die des Universums und der Menschheit, führte den Autor bis 1984 zur Fiktion der Kosmophysik, der Physik n-dimensionaler Räume eines m-dimensionalen Kosmos (m-Kosmos) mit m > n > 0.

Den Weg gewiesen dahin hatten ein gründliches Studium

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der "Genies" seit 600 v.Chr., besonders aus der Schule der Ionischen Naturphilosophie,

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der Forscher und ihrer Leistungen des 20. Jahrhunderts wie Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr und Werner Heisenberg und

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der Literatur auf dem Gebiet der Science Fiction (SF).

Es wird hier die Möglichkeit hingestellt, daß die Realitätsvorstellungen und Weltsysteme der nachfolgenden Generationen gewissermaßen als noch nicht ausformuliertes geistiges Konzept bereits vorhanden sind in den Köpfen der Spitzenforscher der jeweiligen vorhergehenden Generation. Damit ist gemeint: Die Spitzenforscher einer Epoche müssen noch nicht einmal definitiv zu den Realitätsvorstellungen und Weltsystemen gefunden haben, die bereits als logische Konsequenz aus ihren Vorstellungen unausgesprochen und auch noch nicht bewußt gedacht in ihren Gehirnen vorhanden sind. Aus einer vieljährigen Genieforschung ist der Autor zu dieser Erkenntnis gekommen und hat dann folgendes gemacht:

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Genaue Untersuchung der wesentlichsten Merkmale der Vorstellungen der Genies  der aktuellen Epoche, also damals von Planck, Bohr, Einstein, Heisenberg ...

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Erstellung einer Axiomatik daraus.

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Ableitung der sich zwingend daraus ergebenden Realitätsvorstellungen und  Weltsysteme. Auf diesem einfachen Wege kam der Autor zum Konzept der Kosmophysik als Physik n-dimensionaler Räume eines m-dimensionalen Kosmos mit m > n > 0. Das ist eine Art von Abstauberforschung, aber sehr wirkungsvoll, und wenn man alle Quellen nennt - auch die der maßgeblichen SF-Autoren ! - bleibt die Sache auch durchaus ehrlich. Wie eigentlich nicht anders zu erwarten, liegen also die wesentlichen Erkenntnisse einer Generation bei der vorherigen schon irgendwie in der Luft.

Durch Raten und Spekulieren kann man so Ergebnisse und Erkenntnisse vorhersehen, die durch solidere Untersuchungen etliche Jahrzehnte von Forschern gefunden werden - wie bei der Möglichkeit zu vielen Universen und höherdimensionalen, einbettenden Räumen, Gebilden, Mannigfaltigkeiten ... Ganz wesentlich ist der Schritt von einer Kosmologie zur tragfähigen Kosmogonie. Damit wird nämlich das geleistet, was die bedeutendsten Physiker der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts als vollständig unmöglich bezeichnet hatten, daß nämlich objektiviert aus dem, was man über die Natur weiß, geschlossen werden kann, was Intelligente Wesen in der Natur tun sollen, wie sie sich verhalten sollen, was ihr Lebenssinn in tieferer Hinsicht ist usw. Der Autor hat sich diese Unmöglichkeit als ein Ziel seiner Arbeiten vorgenommen und mit den Aionik-Sprachkonstrukten und Aionik-Graphen kann man jetzt schon feststellen, daß diese eben genannte Vorstellung bedeutendster Forscher falsch gewesen ist. Wieder einmal eine schöne Bauchlandung, ein schöner Reinfall der Gurus.

Bei Verwendung geeigneter, höherdimensionaler Realitätsvorstellungen und Weltsysteme wird bei Sicht über 10 Billionen Jahre eine Möglichkeit zu objektivierten Sinnzuweisungen für Leben, Zivilisation, Intelligenten Wesen ... möglich. Man muß eben nur hinreichend große Zeiträume überschauen und nicht immerfort in der eigenen Epoche in der nurpersönlichen Sphäre gefangen sein. Aber dafür, daß die Leute darin gefangen sind, sorgen die bedepperten Medien und Medienreferendare, Rundfunkräte, Chefjournalisten ...

 

Die Paradoxien der Quantenprozesse werden durch Effekte des einbettenden Raumes von 4 plus 1 Dimensionen bewirkt. Unser Universum entstand als Quantuniversum im primordialen Superraum (Metauniversum) mit 4 plus 1 Dimensionen vor 15 bis 22 Milliarden Jahren, und die Kraft, die es noch heute expandieren läßt, ist den von der Allgemeinen Relativitätstheorie beschriebenen Feldern irgendwie verwandt, während die Quantenprozesse in unserem Universum noch mehr der Physik des Superraumes nahestehen.

Würde das in der Realität zutreffen, wäre das eine gute Erklärung dafür, weshalb Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik als so unvereinbar erscheinen, wenn man sie als Effekte des einheitlichen 4D Raumzeitkontinuums deuten will.

Damit hätte der über 30 Jahre währende Disput zwischen Niels Bohr und Albert Einstein insofern eine Erklärung, daß die Quantenprozesse überhaupt nicht von der Physik unseres Universums her verstanden werden können, weil sie zu sehr der Physik des einhüllenden Superraumes folgen. Eine Vereinheitlichung dieser verschiedenen Effekte, Kräfte und Theorien wäre dann nur auf die Weise möglich, daß man sie von der Physik des unser Universum einbettenden Superraumes her versucht. Erwin Schrödinger schuf den Begriff der miteinander verschränkten Quanten in den 1930er Jahren - ihr Wesen versteht man heute noch nicht. Man könnte also einmal versuchen, diese Verschränktheit mit etwas in Beziehung zu setzen, was irgendwie zwischen Wurmloch (Begriff von Kip Thorne) und Wechselwirkungskräften im einbettenden Superraum liegt.

Es stört dabei überhaupt nicht, daß dieser Superraum eine reine Fiktion sein könnte. Können Sie etwas definieren, das man nicht als Fiktion erklären kann ?

Wichtig ist, daß man gute Fiktionen entwickelt - Gewißheit haben wir nie.

Dieses Vorhaben ist einfach nur eine Idee, eine der "wahnsinnigen" Hoffnungen, die Menschen dazu bewegen,

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als Nomade mit seinen Herden über Bergketten zu kraxeln, weil dahinter besseres, fruchtbares Land liegen könnte,

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mit 3 Segelschiffen nach Westen zu segeln, weil dort Land sein könnte,

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das Tor zu den Sternen mit Hilfe von Flüssigkeitsraketen aufzustoßen,

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den Himmel nach Radiowellen abzutasten ...

Jede Generation operiert immer an den Grenzen der Anschauung von Wissen und Erkenntnis. Als C. Kolumbus nach Westen segelte, hatte sich zwar das Modell von der Kugelgestalt der Erde schon weithin durchgesetzt, aber man verstand es oft nicht. Also meinten viele Seeleute, daß sie irgendwo bei der Fahrt nach Westen an den Rand der Welt stoßen würden, wo die Wasser in einen ungeheuren Abgrund stürzen würden. Noch um 1930 verstand man die Energieerzeugung in Sternen nicht. Man kannte zwar schon die Hertzsprung-Russell-Diagramme, aber man verstand sie meistens falsch. Die statistische Verteilung der physikalischen Eigenschaften der Sterne war rätselhaft, ebenso ihr Entwicklungsverlauf. Heute ist die Sternentwicklung weithin geklärt, wenn auch etliche Rätsel noch geblieben sind. Heute stehen wir in der Kosmologie, der Erforschung der Struktur und Entwicklung unseres Universums und eventuell noch größerer, umfassenderer Gebilde, etwa da, wo die Menschheit vor kaum 70 Jahren in ihrer Kenntnis von der Welt der Sterne stand. Da der Autor von einer nach "oben" hin offenen Realität ausgeht, wird sich das - unter dieser Voraussetzung - auch nie ändern. Wir und unsere Nachfahren werden wohl immer gezwungen sein, noch größere, noch umfassendere, zeitlich noch dauerhaftere Gebilde oder Realitätsbereiche als unser Universum anzunehmen, bis hin zu einer globalen Realität mit unendlich vielen Dimensionen, unendlicher räumlicher und zeitlicher Ausdehnung, nach "oben" hin unendlicher Strukturierung mit einer über alles gelegten ewigen Evolution. Unser Universum darin ist nur eine ganz kleine, hochdynamisch sich entwickelnde Teilwelt, eine von (fast ?) unendlich vielen anderen mit oftmals sehr unterschiedlichen Daten für Metrik, Struktur, Physik, Naturkonstanten, Entwicklungsgeschwindigkeit, Form, "Fruchtbarkeit" bzgl. der Entwicklung von Leben, Zivilisation, Superzivilisation ...

Diese Universen mögen Welten im Sinne der gängigen FRW-Kosmologien (siehe Kap. 3) sein, 4D Raumzeitwelten, wo jede für sich die Existenz der anderen nicht so ohne weiteres merken könnte, weil sie alle ihre eigene Zeit oder besser Raumzeit-Kopplung haben. Im Sinne einer nach oben offenen Entwicklung für die globale Realität und darin entwickelte Superintelligenzen und Superzivilisationen sollte es aber ab einer gewissen Entwicklungshöhe von ihnen möglich sein, Universen "von außen zu sehen", Universen nach Plan zu verbessern und zu konstruieren. Das ist sicher sehr viel Science Fiction (SF), aber die neuere Literaturgeschichte hat gezeigt, daß SF-Geschichten sehr viel mehr "Wahrheit" innewohnen kann als wissenschaftlichen Theorien. Darauf verweisend wird hier ebenso herzlich wie dringlich an die Kosmologen appelliert, endlich mit sinnverwirrenden Bezeichnungen ein Ende zu machen:

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Was ist wissenschaftlich daran, wenn man von einer Schöpfung der Welt aus  dem Nichts redet und definiert nicht die Eigenschaften dieses Nichts im  physikalischen Sinne ?

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Schon seit 1990 arbeiten Forscher wie Andrei Linde mit einer Vielzahl von  Teilwelten (Miniuniversen), die Untermengen eines großen "Universums" sind  (dieses wird auch öfters Megauniversum genannt, nicht zu verwechseln mit dem  Metauniversum = Superraum, s.u.).  Wenn man sich dieses Megauniversum als exponentiell wachsendes Fraktal  auffaßt, so ist es falsch, das als ein Weltsystem oder Weltmodell zu nennen - das ist eine Vorstellung von der Realität oder Realitätsvorstellung.  Ein Weltsystem beschreibt dann eine Welt vom Typ der FRW-Kosmologien, also  ein Blasenuniversum.  Es sind also Weltsysteme von Realitätsvorstellungen sehr zu unterscheiden.

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Auch wenn man nach dem Konzept des Superraumes oder Metauniversums operiert,  ist es richtig, zwischen Weltsystem und Realitätsvorstellung sorgfältig zu  unterscheiden. Unser Universum ist im Superraum (oder besser in der Fiktion  Superraum) nur eine winzige kleine Teilwelt mit der Struktur gemäß einer  FRW-Kosmologie von fast unendlich vielen.

 

Viele Geistesverwirrungen würden sich beheben lassen, wenn die Kosmologen mit Begriffen wie Nichts sehr viel vorsichtiger und physikalischer umgehen und unterscheiden würden zwischen

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Realitätsvorstellungen (Modelle über die globale Realität, möglicherweise  in unendlich vielen Dimensionen, von ewiger Dauer, von unendlicher räumlicher Ausdehnung, mit unendlich großer Entwicklungsfähigkeit) und

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Weltsystemen (Modelle über nahezu abgeschlossene Teilwelten oder Miniuniversen = Blasenuniversen, durch FRW-Kosmologien beschreibbar).

 

 

2.1.3  Definition und Eigenschaften der FRW-Kosmologien

 

Eine ausführliche Darstellung von Geschichte, Personen und Theorien im Umfeld der neueren Kosmologie aus der Sicht der „Allgemeinen Relativisten“ ist im Buch von Misner, Thorne und Wheeler mit dem Titel "Gravitation" von 1973 zu finden.

Eine gute Darstellung der Entkopplung der 4D Raumzeit in einen 3D Raum und die Zeit in den FRW-Kosmologien - siehe weiter unten - findet man auch im Buch von Heinz R. Pagels "Die Zeit vor der Zeit" von 1987.

Ferner sind die Bücher von P. Davies, S. Hawking und von Steven Weinberg das Buch "Die ersten 3 Minuten" von 1977 zu empfehlen.

 

Zu Problemen der Terminologie:

Im letzteren Buch von S. Weinberg findet man den Hinweis, daß bei den Friedmann-Kosmologien nur der Zusammenhang zwischen mittlerer Massendichte im Universum und der Raumzeit-Krümmung (seiner Geometrie) einzig mit der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) verstanden werden kann. Gemäß der ART gilt: Die Masse definiert die Krümmung der Raumzeit, und die Geometrie der Raumzeit diktiert der Materie und dem Licht die Bewegungslinien. Alle fallenden Körper folgen exakt geodätischen Linien in der Raumzeit, also den kürzesten Verbindungslinien zwischen 2 Punkten darin. In einer flachen Raumzeit sind das Geraden. Ist z.B. die Raumzeit durch die Masse einer Sonne gekrümmt, ergibt die Projektion der Bahn des Planeten - eine geodätische Linie in der 4D Raumzeitwelt - auf den 3D Raum eine Kreisbewegung, wie wir sie mit den Augen sehen. Es sind immer die folgenden Darstellungsweisen bei 4D "Welten" zu trennen:

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Raumzeit mit 4 gleichberechtigten Koordinaten, wobei eine "ict" ist, mit i = Quadratwurzel aus -1, c = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und t für die Zeit. Beispiele sind die euklidische Minkowski-Welt sowie die sphärischen oder hyperbolischen Kosmologien gemäß der ART-Anwendungen. Es gibt also mehrere solcher Typen von 4D Raumzeit-Modellen:

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Raumzeit mit 3 Raumkoordinaten x, y und z sowie der Zeitkoordinate t. Ihre häufigste Verwendungsart lernt man schon im Schulunterricht, wobei die Raumkoordinaten von der Zeitkoordinate völlig entkoppelt sind, wie das in der klassischen Physik Isaac Newtons galt.

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Räume mit 4 Dimensionen, zu denen noch eine Dimension für die Zeit hinzuzufügen ist. Diese 5D Räume bezeichnet man öfters auch als Superraum oder Metauniversum.

 

Zu Problemen der populärwissenschaftlichen Darstellung:

Jeder Forscher steht vor dem Problem, wie er das, was er mit einem komplizierten mathematischen Kalkül handhabt, in Worten der Umgangssprache den Laien plausibel machen will. Dabei kann der Forscher einen mehr oder weniger glücklichen Weg wählen. Es ist deshalb darauf hinzuweisen, daß etliche Ansichten von Weinberg, die er im o.g. Buch geäußert hat, nicht mit denen von John A. Wheeler und Stephen W. Hawking in Übereinstimmung zu bringen sind aus folgendem Grund:

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Weinberg bezieht sich bei der Expansion unseres Universums fast zu 100% auf das Bild einer explodierenden Granate, wo die Granatsplitter den enteilenden Galaxien in unserem Universum entsprechen.

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Wheeler, Hawking, Rees und viele andere Forscher operieren viel mehr im Modell des expandierenden Ballons, auf dem man die Galaxienflucht so veranschaulicht, daß man auf seine Hülle Münzen geklebt hat, die nun bei der Expansion des Ballons auseinander streben.

 

Zur Expansion der Raumzeit und des Raumes:

Alexander Friedmann hatte 1922 bis 1924 bei der Erarbeitung der heute so genannten Friedmann-Modelle für unser expandierendes Universum die Einsteinschen Feldgleichungen ohne den Term mit Lambda benutzt, den Einstein 1917 eingeführt hatte.

Edwin P. Hubble – früherer Boxer und Autodidakt in Astronomie, Astrophysik und Kosmologie, ebenso wie sein erfolgreicher Assistent Milton Humanson – besaß 1929 die Kühnheit, die schon für Jahrzehnte vor ihm nicht nur dem Astronomen Vesto Slipher bekannte Rotverschiebung des Lichtes entfernter Galaxien als reinen Effekt der Expansion des Universums zu deuten – eine ganz gewaltige geistige Leistung.

Die als Fluchtgeschwindigkeit gedeutete Rotverschiebung machte danach die Expansion des 3D Raumes – und nicht nur die der 4D Raumzeit - direkt sichtbar.

 

Schon Alexander Friedmann hatte also angenommen, daß bei den auf der ART aufbauenden Weltmodellen die Expansion der 4D Raumzeitwelt einen großen Anteil in Form einer Expansion des 3D Raumes, Universums oder Alls hat. Friedmanns Lösungen stellten zwei verschiedene Räume unterschiedlicher, konstanter Krümmung dar. Eine positive Krümmung bedeutet einen sphärischen Raum, eine negative einen hyperbolischen Raum. Die Krümmung beider Räume ist zwar überall konstant, aber mit der Zeit veränderlich: Beide Räume sind dynamisch veränderlich.

1927 fand Georges Lemaitre (französischer Priester wie Teilhard de Chardin und Henri Breuil) die 3. Lösung, einen ebenen Raum mit der konstanten Krümmung Null.

Aber erst die beiden Mathematiker Howard P. Robertson und Arthur Walker wiesen wirklich nach, daß die von Alexander Friedmann 1922 bis 1924 gefundenen Lösungen für die kosmologischen Gleichungen A. Einsteins von 1917 (ohne Kosmologische Konstante Lambda, gültig für ein homogenes und isotropes Universum, formuliert im Modell der 4D Raumzeit), in einen gekrümmten 3D Raum und eine Zeitkoordinate aufgeteilt (separiert) werden können.

H.P. Robertson, "Kinematics and world structure"; 1935/36 in Astropys. J. 82, 248-301 und 83, 187-201, 257-271.

 

Es liegt also eine Expansion des gekrümmten 3D Raumes in der Zeit (als zusätzliche Dimension) vor, also eine Expansion im klassischen Sinne, nur daß wir hier uns die expandierende 3D Sphäre (bildlich: 3D Ballonhülle) in einen Hilfsraum mit 4 plus 1 Dimensionen eingebettet denken müssen, wenn wir uns das anschaulich vorstellen wollen (siehe das Buch von John A. Wheeler "Gravitation und Raumzeit").

Kosmologische Modelle auf der Grundlage der Friedmann-Robertson-Walker-Lösungen heißen FRW-Kosmologien. Die Robertson-Walker-Metrik führt dazu, die wichtigen Parameter kritische Massendichte und Raumkrümmung allein auf den 3D Positionsraum zu beziehen, also den normalen 3D Raum unserer Umgangssprache.

Die Robertson-Walker-Metrik besagt: Die Änderung der Raumzeitgeometrie der 4D Raumzeitwelt kann durch die dynamische Entwicklung des 3D Raumes (mit überall konstanter Krümmung, die sich aber mit der Zeit ändert) in der Zeit vollständig wiedergegeben werden und äußert sich in der direkt beobachtbaren Rotverschiebung des Lichtes ferner Galaxien, als direkt sichtbares Ergebnis der Expansion des 3D Raumes. Damit gelten die Werte für mittlere Dichte des Universums, kritische Dichte, Krümmung des Raumes usw. für den 3D Raum.

Das ändert aber nichts daran, daß die Gravitation ein Effekt der Raumzeit ist, nicht beschreibbar als ein Effekt der Krümmung nur des Raumes. Darum ist es ja auch nicht möglich, Effekte der Speziellen Relativitätstheorie im Ballon-Modell vernünftig darzustellen.

 

Beschreibung der 3 FRW-Kosmologien:

Unser Universum ist als eine Art Blase mit 3D Oberfläche zu begreifen, in Analogie zu einer Seifenblase oder einem Ballon in unserem Universum mit 2D Oberfläche. Die FRW-Kosmologien kennen aber kein Außen für unser Universum, dimensional-räumlich oder zeitlich. Bei ihnen ist unser Universum alles, es ist einzig und einzigartig. Eine Einbettung in einen höherdimensionalen Raum findet nicht statt und eine Sicht von außen her gibt es nicht – weil es dieses Außen nicht gibt.

Die aktuelle Vorstellung von den Blasenuniversen ist wesentlich anders. Die Behandlung schwarzer Löcher, die K. Schwarzschild noch 1916 gemäß der ART durchführte, ergab einen Radius R = 2GM/c2 für dieses Gebilde G = Gravitationskonstante, M = Masse des Schwarzen Lochs) Gebilde, der heute Schwarzschildradius (im 3D Raum) genannt wird, wobei die Krümmung von Raum und Raumzeit zum Zentrum des Schwarzen Lochs hin eine immer größere Rolle spielt, weshalb sich etliche Autoren darauf zurückziehen, nicht den Schwarzschildradius, sondern den Umfang des Schwarzen Lochs im Einbettungsdiagramm anzugeben (Kip S. Thorne „Gekrümmter Raum – verbogene Zeit“ von 1993).

Die Behandlung schwarzer Löcher mit Ereignishorizont und Hawking-Strahlung muß wieder im 4D Raumzeitmodell erfolgen wie alle relativistischen Effekte.

 

Alle Modelle haben ihren eigenen Definitionsbereich.

Die Gravitation gilt als Effekt der 4D Raumzeit. 1948 publizierten Herman Bondi, Thomas Gold und Fred Hoyle Arbeiten, in denen sie alternativ zu der Urknall-Hypothese von George Gamow ein Weltmodell darlegten, das von einem ewig expandierenden Universum von 3 plus 1 Dimensionen ausging, wo durch entsprechend viel Nachentstehung von Materie die mittlere Materiedichte immer gleich bleibt. Das war das Steady State-Modell, das eine Welt im Fließgleichgewicht oder dynamischen Gleichgewicht beschreibt.

1965 publizierten Dicke, Peebles, Roll und Wilkinson eine Arbeit, in der sie die von Penzias und Wilson gemessene Radiostrahlung von 4080 MHz als Restwärmestrahlung vom Urknall her deuteten. Heute wird sie als Hohlraumstrahlung entsprechend 2,7 Grad Kelvin angegeben. Nachdem dieses zuerst als Radiorauschen eingestufte Phänomen als Hintergrundstrahlung eingeführt worden war, die auf den Hitzeschock vom Urknall her zurückging, galt das Steady State-Modell als überholt und die Urknallhypothese wurde allgemein akzeptiert, allerdings mit heftigsten Glaubenserschütterungen wie 1986 wegen der großräumigen Strukturen in der Materieverteilung des Universums.

Diese Hintergrundstrahlung legt nahe, daß unser Universum einen geschlossenen Hohlraum bildet, aber die Schließung kommt durch die Krümmung in der 4. Raumdimension zustande, so daß unser Universum eine Blase oder ein Ballon mit 3D Oberfläche im einbettenden Hyperraum vom Typ R4,1 ist.

Danach ist unser Universum eine geschlossene 3D Fläche, genauso wie eine Seifenblase eine geschlossene 2D Fläche ist. Auch dieses Modell ist als Blasenuniversum aufzufassen.

 

Ab 1971 zeigte sich über die Möglichkeit zu einer GVT und ab 1975 zu einer AUT eine noch viel tiefgreifendere Ordnung und einheitliche Struktur unseres Universums, die es immer mehr als Ergebnis eines ganz einheitlichen Entwicklungsprozesses bzw. Schöpfungsaktes kennzeichnen. Über die Superstringtheorien wird die Vereinigung von Quantenmechanik und Gravitation auf der Basis der ART erhofft, und mittels einer solchen sich daraus ergebenden Alles Umfassenden Theorie (AUT) will man alle 4 Grundwechselwirkungskräfte der Physik verstehen, aber auch die Kraft, die die Expansion unseres Universums antreibt ... Es gibt z.Z. ganz unterschiedliche AUTs, wie auch Supergravitation und Erweiterte Kaluza-Klein-Theorie.

 

Gegen die Vorstellung von der Schöpfung aus dem „Nichts“:

Die Einheitlichkeit der Physik unseres Universums legt nahe, daß unser Universum das Ergebnis

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eines apersonalen Evolutionsprozesses über gigantischste Zeiträume mit schier unendlich vielen Universen unendlich vieler Generationen oder

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eines personalen Schöpfungsaktes ist,

woraus auf jeden Fall folgt: Unser Universum wurde in bereits bestehender Realität geschaffen, die damit mehr als 3 Raumdimensionen besitzen muß.

Bei der Entstehung unseres Universums waren naturgesetzliche Kräfte am Werk, deren Ursprung im einhüllenden Raum (Superraum, Metauniversum ...) zu suchen ist.

Dazu kommt die Erkenntnis, daß etwa Expansionsrate des Universums, seine Materiedichte, Natur"konstanten" usw. so kritische Werte haben, daß bei auch nur ganz winzigen Änderungen das Universum direkt nach dem Urknall wieder zu einem Schwarzen Loch zusammengestürzt wäre oder so schnell expandiert wäre, daß es zu keiner Galaxienbildung gekommen wäre - nur als ein Beispiel von vielen.

Dieselbe äußerst kritische und spezifische physikalische Struktur gilt auch für die chemische Grundlage des Lebens über die physikalischen Eigenschaften von Wasser, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.

Alle diese anthropischen Eigenheiten unseres Universums führten nicht nur Fred Hoyle zu der starken Vermutung, daß unser Universum Bauarbeit sein könnte.

→ Sein Schöpfer muß also vor der Zeit unseres Universums existiert haben in bereits vorhandener Realität.

 

Unser Universum als Teil einer sehr viel größeren Realität:

Entwickelte sich aber unser Universum über apersonale Prozesse, muß schon vor der Zeit unseres Universums Realität existiert haben, die unser Universum in seiner großen Ordnung hervorbrachte. Diese vorherige Realität muß die Parameter vor und beim Urknall so eingestellt haben, daß sich unser Universum mit der Bildung von Galaxien, Planetensystemen, Leben, Vernunft und Zivilisation ergab. Das erfordert ein hohes Maß an geordneten Naturgesetzen der vor der Zeit unseres Universums bestehenden Realität. Wahrscheinlich ist, daß die globale Realität so riesig groß ist, daß unser Universum darin weniger ist als ein Sandkorn am Meeresstrand. Bei einer so riesigen Vielzahl von Universen mit verschiedensten Werten für Metrik, Physik, Naturkonstanten, Entwicklungsdynamik, Entwicklungsmöglichkeiten, Form, Ausdehnung ... muß es auch solche Universen geben, wie eben unseres eines ist. Dieselben oder ähnliche Vorstellungen hatten SF-Autoren schon um 1955 ! Seherische Fähigkeiten von guten SF-Autoren:

 

Kritik am Festhalten überalterter Vorstellungen bei den Wissenschaftlern „auf dem Kontinent“:

Massive Kritik an vielen wissenschaftlichen und populärwissenschaftlichen Schriften, erschienen im Zeitraum von 1965 bis 1995 „auf dem Kontinent“:

Seit 1936 weiß man, daß die Entwicklung unseres Universums z.B. so vorzustellen ist, daß ein Ballon mit einer 3D Oberfläche aufgeblasen wird, aber für viele Jahrzehnte danach geisterte durch die Publikationen die Vorstellung von einer total unanschaulichen expandierenden Raumzeitwelt.

In diesem Zusammenhang ist noch zu kritisieren, daß unter dem Siegel „Bewiesen durch die ART, kosmologischen Feldgleichungen Einsteins ...“ viele Wissenschaftler und erst recht andere Autoren den größten Unsinn zum Besten gaben.

Dieses ART-Tohuwabohu, angerichtet von Wissenschaftlern, die besser geschwigen hätten, wurde erst beseitigt durch die Arbeiten von den Forschergruppen um Dennis Sciama und John A. Wheeler b 1965 und im populärwissenschaftlichen Bereich durch die Bücher von Paul Davies, Heinz Pagels, Stephen Hawking, Martin Rees, Andrei Linde, John Wheeler ...

Wenn man um 1980 einen Band der SF-Serie „Perry Rhodan“ las, konnte man sicher sein, mehr Wahrheit über unser Universum und Kosmologie zu erfahren als von einem renommierten Kosmologen unserer Forschungsinstitute. 

 

Jules Vernes sagte um 1870 die bemannte Mondfahrt voraus und sie wurde 1969 Realität.

Arthur C. Clarke, viele SF-Autoren sagten in den 1960er Jahren eine multidimensionale Realität mit vielen Universen voraus und das wurde 30 Jahre später von der Wissenschaft "bestätigt". Z.Z. haben multidimensionale Realitätsvorstellungen und Weltsysteme Hochkonjunktur - zu ihnen gehört auch die Kosmophysik -, aber das kann sich wieder ändern. Wenn sich z.B. der Dimensionsbegriff für reale Räume hinreichend ändern sollte, würde sich wiederum eine völlig neue Weltsicht ergeben. Diese Möglichkeit hat Steven Weinberg erörtert.

 

 

2.1.4  Ältere kosmologische Arbeiten und Entwicklung der FRW-Kosmologien im Detail

 

Der im folgenden Text gegebene Abriß der Entwicklung der FRW-Kosmologien sollte vor dem Hintergrund der heute geltenden 11D Kosmologien und AUTs gesehen werden.

Beachten Sie, daß bei den Vorstellungen der Schöpfung aus dem „Nichts“ dieses Nichts physikalisch nie erklärt worden ist und oftmals so mit dem Geist Gottes oder ähnlich typisch naturwissenschaftlichen Größen gleich gesetzt wurde – also kein sehr physikalisches Vorgehen, was vermutlich auf folgendem Tatbestand beruht: Die Vorstellungen und Modelle auf der Basis des 4D Raumzeitkontinuums wurden als physikalisches Dogma genau im Sinne einer Modeströmung gehandhabt.

 

Aber nur in einer multidimensionalen globalen Realität machen FRW-Kosmologien naturwissenschaftlich und ethisch-sittlich einen Sinn. Aber die FRW-Kosmologien wurden nur für die 4D Raumzeitwelt entwickelt. Sie müssen also im Prinzip auf nD Realitäten umgeschrieben oder als vorläufige simplifizierende Modelle angesehen werden, von denen man eben weiß, daß sie nur einen winzigen Teilbereich der multidimensionalen, ewigen und globalen Realität beschreiben.

 

Ab 1975 gibt es Arbeiten zu den Großen Vereinheitlichten Theorien (GVTs), wo die 3 Wechselwirkungskräfte Elektromagnetismus, schwache Kraft und starke oder Kernkraft zu einer Theorie vereinheitlicht werden (Sheldon Glashow, Howard Georgi). Ab dieser Zeit gibt es auch Versuche zur Vereinheitlichung der 4 Wechselwirkungskräfte, also unter Einbeziehung der Schwerkraft oder Gravitation. Die ersten Theorien waren die Supergravitation und die Erweiterte Kaluza-Klein-Theorie (1975). Heute bevorzugt man die Superstringtheorie, die eng mit den Namen Gabrielle Veniziano, Joel Scherk, Michael Green, John Schwarz, Edward Witten und vielen anderen verknüpft ist (siehe z.B. das Superstring Quartet von Princeton). Die Theorie der Twistoren und Twistorräume von Roger Penrose war zuerst ein ganz anderer Weg, und zeitweilig versuchte man, sie mit Superstringtheorien zu verbinden.

 

Die Erfolge von

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Wirkungsquantum h von Max Planck 1900,

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Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom bzw. sein Elektron von Erwin Schrödinger 1925,

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Quantenmechanik (QM) von Werner Heisenberg, Niels Bohr, Max Born, Pascual Jordan, u.a.,

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Quantenelektrodynamik (QED) von Julian Schwinger, Richard Feynman und Tomonaga 1948,

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elektroschwacher Kraft von Steven Weinberg und Abdus Salam 1967 bzw. 1968 und

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Quantenchromodynamik (QCD) durch Murray Gell-Mann, George Zweig u.a. bis 1974

sind willkommene, große Leistungen der Physiker auf dem Gebiet der Quantenphysik.

 

Die Erfolge der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) 1905 und der Allgemeine Relativitätstheorie (ART) 1915/16 von Albert Einstein bei ihren Anwendungen auf reale Probleme wie gravitativer Zeitdilatation, Periheldrehung des Merkur und Schwarze Löcher, sehr gefördert durch John A. Wheeler, Roger Penrose, Denis Sciama, Stephen Hawking, Steven Weinberg ... Andrei Linde (aus der Schule von Y.B. Zeldovich) sind ebenso willkommene, große Leistungen der Physiker.

 

Aber das heißt noch lange nicht, daß diese Theorien endgültig sind, denn z.B. verwenden sie den Begriff der Dimensionen, und die mag es in der Realität gar nicht geben. Wir operieren beim Kollaps eines Sterns oder Universums mit einer Entwicklung in der Zeit, aber die mag es in der Realität gar nicht geben.

Carl Friedrich Gauß hatte die nichteuklidische Geometrie entwickelt (wie auch Nikolai I. Lobatschewsky und der junge Wolfgang Bolyai etwa zur selben Zeit) und erwogen, ob unser realer Raum gekrümmt sei. Er stellte daraufhin sogar auch Messungen an. Das war um 1827, als Alexander von Humboldt seine höchst notwendige Entwicklungshilfe für die Forschung in Deutschland mit seinen Vorträgen in der Singakademie in Berlin begann.

Bernhard Riemann, ein Schüler von Gauß, arbeitete dessen Gedanken weiter aus und fragte sich, wie die Metrik eines realen Raumes seine Physik definiert (1855). Diesen Überlegungen schloß sich William Kingdom Clifford um 1870 an und arbeitete sie weiter aus.

Nun kam eine Zäsur von 40 Jahren, und dann begann Albert Einstein an seinem Konzept der Allgemeinen Relativitätstheorie, unterstützt von seinem Studienkollegen Marcel Großmann, der bei der Formulierung gemäß dem neu entwickelten Absoluten Differentialkalkül von Gregorio Ricci-Curbastro und Tullio Levi-Civita half.

Einstein publizierte seine ART im Dezember 1915 in den "Annalen der Physik". Karl Schwarzschild wandte sie 1916 – verwundet und im Lazarett liegend - auf Probleme der Sternentwicklung an, besonders in Hinsicht auf schwere Massen und die Effekte der Gravitation in der Nähe sehr schwerer, kompakter Massen (siehe u.a. die Bezeichnung Schwarzschild-Radius).

A. Einstein erkannte auch zuerst die Bedeutung der ART für eine ganz neuartige Kosmologie, die auch als relativistische Kosmologie bezeichnet wird (so Sexl/Urbantke). Solange man sich noch etwas gegen die Newtonsche Kosmologie abgrenzen will, hält man diese Terminologie bei. Es ist aber so, daß im weiteren Fortgang der Entwicklung kaum noch andere Konzepte als die der relativistischen Kosmologie verwendet werden, außer natürlich Vorstellungen und Kalküle der QM und ganz neuartige, die die gesuchte Quantentheorie der Gravitation oder Quantengravitation liefern.

Im weiteren Text wird unter Kosmologie nur noch die relativistische, auf die ART gestützte Kosmologie verstanden, während die früheren Ansätze von Thales bis Newton speziell spezifiziert werden.

 

Einstein wandte sofort die ART auf die Kosmologie an und erhielt nach Lösung seiner ersten kosmologischen Feldgleichungen einen dynamischen, expandierenden Raum. Bis zu dieser Zeit fehlte noch jeder begriffliche Rahmen für die Rotverschiebung, jede begriffliche Basis für einen realen, dynamisch veränderlichen und expandierenden Raum, wenn auch experimentell durchaus schon Meßergebnisse vorlagen (s.u.).

Weil die Vorstellung eines dynamisch veränderlichen Raumes damals völlig außerhalb der Vorstellung lag, sah Einstein seine Ausgangsgleichungen als falsch an und setzte einen Zusatzterm in die kosmologischen Gleichungen ein, der die Kopplungskonstante Lambda enthielt. Dadurch wurden die Lösungen dieser Gleichungen statisch. Sie beschrieben ein statisches Universum, wie das von Einstein eben so gewollt worden war. Unter den zusätzlichen Annahmen, daß unser Weltall isotrop (in Sicht auf jede Richtung gleich beschaffen) und homogen (jeder Ort bzw. jedes Koordinatensystem ist im Weltall gleichberechtigt) ist, erhielt er einen statischen, gekrümmten (sphärischen Raum), der mit einem homogenen "Gas" aus druckloser Materie angefüllt war.

Damit war Einstein genau in die Falle getappt, in der sich auch schon Newton Jahrhunderte zuvor gefangen hatte, nämlich in der Vorstellung von einem Raum, der ziemlich gleichmäßig von Sternen erfüllt war. Schon I. Newton fragte sich aber, warum die Sterne nicht alle zusammenstürzen, da die Reichweite der Gravitation unendlich ist. Er überlegte, ob bei einer gleichmäßigen Verteilung der Sterne über ein unendlich großes Universum die Stabilität daher kommt, daß auf jeden Stern von allen Seiten her dieselben Kräfte in derselben Größe ausgeübt werden, so daß es zu keinem Zusammensturz auf einen Stern kommt.

Isaac Newton hatte die "Welt" als kosmisches Uhrwerk erschlossen, aber es ist zweifelhaft, ob er sie als solches selber verstanden hat. Er war in vieler Hinsicht weiter, als das seinen Axiomen und Festsetzungen in seinen Büchern von 1687 und 1705 zu entnehmen wäre. So zweifelte Newton am Konzept des absoluten Raumes, und für das Licht erkannte er bereits seine "quabbelnde" Struktur. Newtons Zeitgenossen erkannten das Problem des freien Willens in einer Welt, die wie ein kosmisches Uhrwerk ist. Sicher hat Newton mit seinen Vorstellungen in Richtung eines ewigen, unveränderlichen Universums ohne Anfang und Ende in Zeit und Raum (mit 3 euklidischen Raumdimensionen) die von Nikolaus Kopernikus gestützte Vorstellung weiter ausgebaut, daß es für unsere "Welt" (bei Kopernikus unser Sonnensystem, bei Newton der mit Sternen erfüllte, unendliche Raum) in der Zeit keinen Anfang hat.

Diese Haltung hatte sich bis 1917 dermaßen fest in den Vorstellungen der Kosmologen verankert, daß eine Entstehung unseres Universums und eine räumliche Expansion als undenkbar, abwegig und unmöglich erschien.

So machte auch Albert Einstein - gebunden in dieser Vorstellung - durch die Einführung der Kosmologischen Konstante in seine (die Expansion des Universums direkt erzwingenden) Feldgleichungen nach eigener Aussage "die größte Eselei seines Lebens", um ein statisches Universum zu erhalten.

Dies zeigt sehr schön, daß Realitätsvorstellungen und Weltsysteme (die etwa bis 1980 identisch waren) mehr oder weniger Modetrends und einem Zeitgeist entsprechen, und daß es deshalb überhaupt keinen Sinn macht, sich zu sehr auf irgendein mit der epochalen Wissenschaft "bewiesenes" Weltsystem, kosmologisches Modell ... zu stützen.

Das Einstein-Universum zeigte also eine ähnliche Neigung zur Instabilität wie das Newton-Universum.

Der Term mit der kosmologischen Kopplungskonstante Lambda besitzt die Wirkung einer umgekehrten Gravitation, die mit zunehmender Entfernung zwischen zwei Testmassen an Stärke zunimmt. Bei kleinem Abstand der Testmassen ist diese kosmische Abstoßungskraft gegenüber der Gravitation winzig klein, aber bei kosmologischen Distanzen wird sie immer stärker, so daß mit ihrer Hilfe ein statisches, kugelförmiges Universum mit homogener Massenverteilung ermöglicht wird.

Diese Abstoßungskraft läßt sich in ihrer Größe durch die Kosmologische Konstante Lambda geeignet justieren. Für Lambda = 0 ergibt sich ein expandierendes Universum als natürliche Lösung für Einsteins Feldgleichungen.

Die Instabilität von Einsteins statischem Universum kam so zustande: Für jede Größe von Einsteins kugelförmigem, statischem Universum muß Lambda extra eingestellt werden, damit auf hinreichend weite Distanzen hin die kosmische Abstoßung die geeignete Größe hat. Dehnt sich dieses Universum etwas aus, stimmt diese Eichung für Lambda nicht mehr für dieses Universum und - die Abstoßung treibt das Weltall auseinander oder - die Anziehung zieht es zum Endkollaps zusammen.

 

Mit seiner Arbeit "Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie" von 1917 schuf Einstein eine mathematische Theorie für unser Universum als Ganzes - das Einstein-Universum, das isotrop, homogen, sphärisch und statisch bei konstanter Materiedichte war. Sein Radius ergab sich direkt aus seiner mittleren Massendichte. Dieses erstmalige Weltmodell kannte weder Rotverschiebung des Lichts ferner Galaxien noch Fluchtgeschwindigkeit und Expansion - und wegen der Kopplungskonstanten Lambda stand es immer auf der Kippe der Instabilität. Das Einstein-Universum war geschlossen. Isotropie und Homogenität sind ganz wichtige Voraussetzungen für dieses Weltmodell.

Die 1965 entdeckte Hintergrundstrahlung ist isotrop mindestens im Verhältnis 1:10000, so daß unser Universum schon ganz früh z.Z. des Urknalls sehr homogen und isotrop gewesen sein mag. Isotropie und Homogenität unseres Universums bedeuten auch, daß kein Ort und keine Richtung im Universum ausgezeichnet oder bevorzugt vor anderen sind.

Isotropie und Homogenität des Universums bleiben vorläufig aber nur eine unbewiesene Annahme. Man steckt sie als Randbedingungen in die Theorie, und ähnliche Willkürlichkeiten findet man bei den Bianchi-Ungleichungen: Eine Lösung der Einsteinschen Feldtheorie an sich ist gar nicht möglich - man kann sie nur für einen jeweiligen speziellen Satz von Annahmen lösen, in die man praktisch schon sehr viele Vorurteile für die zu erwartende Welt hineinsteckt.

 

Einsteins Aussage: "Alle Orte im Universum sind gleich" ist von Edward Milne 1933 als kosmologisches Prinzip bezeichnet worden. Kurz nach Erscheinen der o.g. Arbeit von Einstein schlug 1917 Willem de Sitter in der Abhandlung "On the Relativity of Inertia" als Diskussionsbeitrag ein Weltmodell vor, bei dem er zwar auch den Term mit Lambda in den kosmologischen Gleichungen verwendete, aber eine Metrik wählte, die ähnlich der im Minkowski-Universum ist. Dieses Universum war zwar expandierend, aber es hatte die Materiedichte Null. Es war auch isotrop und homogen.

Hermann Weyl erkannte 1923, daß das de Sitter-Universum das Gesetz der Rotverschiebung aufwies (6 Jahre vor der Entdeckung der Rotverschiebung des Lichts ferner Galaxien durch Hubble). Ein masseloses Universum ist den Modellen nach ein ewig expandierendes Universum, da in diesem Universum keine Gravitation von Materieballungen wirkt, die die dynamische Expansion des Universums eine unmittelbare Folge der Einsteinschen Feldgleichungen - bremsen würde. Das de Sitter-Universum ähnelte der Oberfläche eines sich aufblähenden Ballons.

 

Vesto M. Slipher hatte 1912 das Licht von 4 Galaxien gemessen und bei 3 Galaxien von diesen eine Rotverschiebung des Lichtes beobachtet, was nicht nur ihm völlig unerklärbar war, sondern auch allen Zeitgenossen, denen er diese Daten vorlegte oder die sie sonstwie erfuhren.

Von 1912 bis 1914 maß Slipher das Licht von weiteren 12 Galaxien aus und erkannte bei 11 Galaxien von diesen eine Rotverschiebung charakteristischer Linien im Spektrum. 1914 berichtete Slipher der American Astronomical Society darüber, aber keiner vermochte eine Erklärung dazu anzugeben - aber Edwin Hubble hörte diesen Vortrag.

Ab 1918 hatte Hubble die Möglichkeit, nun selber das Licht ferner Nebel zu untersuchen und nur er erkannte unter dem Druck der Meßergebnisse 1923, daß die anderen Nebel zum großen Teil Galaxien waren. Er bewies das beim Andromedanebel durch seine Methode der Cepheiden-Veränderlichen.

Bis 1925 wurden von etlichen Forschern, darunter Slipher und Hubble weitere Galaxienspektren untersucht. Von 45 Galaxien zeigten 2 Galaxien eine Blauverschiebung, die anderen alle eine Rotverschiebung.

Erst 1929 entschlossen sich Edwin Hubble und Milton Humason, ihre bis dahin gewonnene Erkenntnis zu publizieren: Die Rotverschiebung so vieler Galaxien folgte einem Gesetz, das eine entsprechende Flucht der Galaxien nahelegt, eine Expansion des Universums.

Hubble hatte damit zweimal seine große geistige Kraft bewiesen, sich unter dem Druck von Meßergebnissen neuen Vorstellungen zuzuwenden.

 

Alexander Friedmann löste 1922-1924 die Einsteinschen Gleichungen ohne den kosmologischen Zusatzterm und erhielt 2 der 3 Lösungen in Form expandierender Räume, der eine Raumtyp war hyperbolisch (mit örtlich konstanter, zeitlich veränderlicher negativer Krümmung) und der andere sphärisch (mit örtlich konstanter, zeitlich veränderlicher positiver Krümmung). Seine Arbeit wurde nicht beachtet. Georges Lemaitre fand 1927 die 3. Lösung, den ebenen Raum, der ebenfalls von einem Zeitpunkt t = 0 an expandierte und asymptotisch gegen einen Stillstand der Expansion strebte. Die Krümmung dieses Raumes war Null. Auch seine Arbeit wurde nicht beachtet. Lemaitre hatte eine sehr genaue und konkrete Vorstellung von der Urexplosion, mit der unser Universum als riesiges Atom begann und mit einem gigantischen Explosionsball in die Realität trat.

Das Wort Big Bang (= Urknall) für dieses Modell prägte abschätzig Fred Hoyle, der mit Hermann Bondi und Thomas Gold 1948 das Steady State-Modell entwickelte hatte - im selben Jahr, als George Gamow und Ralph Alpher die erste Urknall-Theorie publizierten - und solange Gegner des Urknalls war und blieb, bis die Entdeckung der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung 1965 als Überrest der früheren Hohlraumstrahlung beim Urknall entdeckt und erkannt wurde. Aber auch danach torpedierte er es gelegentlich, besonders ab 1986 nach der Entdeckung der globalen Inhomogenitäten bei der Verteilung der sichtbaren (baryonischen) Materie.

In Publikationen ab 1929 wiesen Howard P. Robertson und Arthur Walker nach, daß die Friedmann-Lösungen die allgemeinsten Lösungen der Einsteinschen Gleichungen ohne Zusatzterm Lambda sind, wenn man von einem Universum ausgeht, das

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homogen (von einem homogenen Gas erfüllt und an jedem Punkt gleich) und

-

isotrop (in allen Richtungen gleich)

ist. Sie zeigten ferner, daß für ein homogenes und isotropes Universum die 4D Raumzeit-Welt in

-

einen gekrümmten 3D expandierenden Raum und

-

eine Zeitkomponente

aufgeteilt werden kann (Separation der Variablen).

Seitdem bezeichnet man die auf den Arbeiten dieser 3 Forscher aufbauenden Kosmologien als FRW-Kosmologien (Friedmann-Robertson-Walker-Kosmologien).

Seitdem weiß man also auch, daß auf der Basis dieser Vorstellungen nicht eine unverständliche 4D Raumzeitwelt expandiert, sondern eine Blase mit 3D Oberfläche in der Zeit.

 

1931 entschloß sich Einstein, den Term mit der Kopplungskonstante Lambda aus den kosmologischen Feldgleichungen wieder zu entfernen. Das war einige Jahre nach den Arbeiten von Friedmann, Lemaitre und Robertson, die alle gleich unbekannt geblieben waren, bis sie Arthur Eddington 1930 ausgrub. Eddington wies auf die Arbeiten von Lemaitre hin, wodurch allmählich erst die ART wissenschaftlich bekannt wurde.

1932 gaben Einstein und de Sitter gemeinsam die Arbeit "On the Relation between the Expansion and the Mean Density of the Universe" heraus, wo sie ein neues Universum mit einer speziellen Metrik vorschlugen. Sein gravierendster Mangel war, daß es ein Weltalter von 1 Milliarde Jahre ergab - natürlich viel zu wenig, wie man allein von geologischen Prozessen und Untersuchungen her wußte. Ferner ist dieses Einstein-de Sitter-Universum von dem Typ, den man als offen bezeichnet. Ist das Weltall flach, ist es entweder unendlich ausgedehnt oder es hat eine Begrenzung, einen Rand (Besonderheiten von Räumen beliebiger Art werden in der Topologie behandelt).

Ist es nicht flach, also gekrümmt, gilt die Deutungsvielfalt gekrümmter Räume, der von Bernhard Riemann schon 1854 diskutierten Riemannschen Flächen. Beispiele für 2D gekrümmte Räume sind Oberflächen von Körpern wie Kugel, Ellipsoid oder Torus. Diese gekrümmten Räume - in der Umgangssprache Oberflächen - sind geschlossen.

Ist etwa unser Universum die 3D Oberfläche einer 4D Kugel im einbettenden 4D Raum (die Dimension der Zeit ist in diesen 4 Raumdimensionen nicht enthalten), die schnell genug expandiert (damit kommt die Zeit als 5. Dimension extra hinzu), könnte ein Lichtstrahl nicht mehr zu seinem Ausgangspunkt zurückkehren, weil der Raum zwischen den Galaxien schneller zunehmen könnte, als das Licht um dieses Universum herum an Strecken pro Eigenzeiteinheit des Universums zurücklegen kann. Obwohl also unser Universum topologisch ein echter geschlossener Raum wäre, würde in dem o.g. Fall ein Lichtstrahl nicht mehr zu seinem Ausgangspunkt zurückkehren können. Bei einem 3D Universum mit negativer Krümmung - wie bei einer Sattelfläche - kehrt das Licht in keinem Fall auf irgendeiner Geodäten zu seinem Ausgangspunkt zurück.

 

Die 1929 von Hubble entdeckte Rotverschiebung des Lichts entfernter Galaxien kann also als Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien gedeutet werden, die nach der heute so genannten Hubble-Beziehung beschrieben wird. Da der Raum isotrop ist, bietet sich an allen Orten des Universums dasselbe Bild. Der Raum als solcher expandiert, und das täuscht die kinematische Fluchtgeschwindigkeit vor. Man nennt das die Hubble-Strömung.

Man kann nur durch direkte Messung erfahren, in welcher Art von Raum - gemäß der FRW-Kosmologie - wir leben. Dafür reicht aber auch die heutige Meßtechnik noch nicht aus. Und damit sind wir wieder beim Heute, das zwar auch durch Namen wie Gauß, Riemann, Hilbert, Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg usw. geformt wird, aber diese Menschen sind heute nur eben wieder die Riesen, auf deren Schultern die heutigen Forscher der ersten Reihe stehen, um wieder weiter zu schauen.

 

Werner Heisenberg in "Der Teil und das Ganze": „Die realen Strukturen verbergen sich unter einer Vielzahl von Masken und nur mühsam vermag man mit Hilfe der Forschung eine Maske nach der anderen zu durchdringen.“ Jede wissenschaftliche Theorie ist unvollständig und immer nur vorläufig, und das gilt auch für ART und QM. Das kann man auch direkt beweisen, denn es lassen sich die beiden großen Theoriegebäude des 20. Jahrhunderts - ART und QM - nicht miteinander in Übereinstimmung bringen. Beide beschreiben sie Teilbereiche des Realen in einer bisher nicht dagewesenen Genauigkeit, aber sie versagen auf dem Gebiet der jeweiligen anderen Theorie. Wie nicht anders zu erwarten war, ist die ART zwar eine geniale Leistung, aber auch wieder nur eine fehler- und mangelhafte Vorstufe zu einer Quantentheorie der Gravitation, die wirklich alle physikalischen Grundkräfte umfaßt. Aber auch schon der Weg von der ART zu den kosmologischen Feldgleichungen ist mit viel zusätzlichen Annahmen und Spekulationen gepflastert. Sicher ist, daß auch die gegenwärtig diskutierte M-Theorie auch wieder nur eine Stufe zu höherer Erkenntnis und nicht „die Wahrheit“ ist.

Man glaubt heute, mit der 10 bis 11D M-Theorie sich der Quantengravitation schon sehr genähert zu haben, aber die Zweifel über die reale Natur der Dimensionen und der Entwicklung der Welt in der Zeit werfen ihre Schatten darauf.

 

 

2.1.5  Das Experiment von Michelson und Morley

– Postulate Albert Einsteins

 

Albert Michelson und Edward Morley führten 1887 in Ohio, USA, Versuche durch, um die Existenz des Äthers festzustellen. Eine verbreitete Vorstellung zu dieser Zeit war, daß das Licht gegen den Äther schwingt und sich ein Körper durch das Vakuum (damals war das der Äther) so bewegt ein Vogel durch die Luft oder ein Fisch durch das Wasser. Dabei galt folgendes Modell: Im Äther - er definierte den absoluten Raum von Isaac Newton - bewegt sich das Licht als Welle mit konstant c, und wenn sich z.B. die Erde durch den Äther bewegt, so muß die Lichtgeschwindigkeit c in der Bewegungsrichtung der Erde in Bezug auf die sich in gleicher Richtung bewegende Erde wie das Licht um die Bahn- und Rotationsgeschwindigkeit der Erde geringer sein. Wenn man also die Geschwindigkeit des Lichts in Richtung von Rotations- bzw. Bahngeschwindigkeit der Erde mit der senkrecht dazu verglich, mußte ein gut meßbarer Unterschied von knapp 10-4 herauskommen.

Die Laufzeit des Lichtes für zwei gleich lange Strecken, eine in Bewegungsrichtung der Erde, die andere senkrecht dazu, unterschieden sich voneinander weniger 10-8.

Michelson und Morley sowie viele andere Experimentatoren danach konnten innerhalb der Fehlergrenzen bestätigen, daß die Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum in Bezug auf einen Körper unabhängig ist vom Bewegungszustand dieses Körpers.

Für jeden Körper hat c immer denselben Betrag, gleichgültig ob er dem Lichtstrahl entgegenreist, vor ihm flieht oder sich senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung bewegt.

Andere Experimente bestätigten, daß die Zeitdilatation (Lorentz, Fitzgerald) an schnellen Mesonen nachgewiesen werden kann, wodurch auch das relativistische Geschwindigkeitsadditionstheorem bestätigt werden konnte:

-

Man kann nicht mit Hilfe des Lichts messen, ob sich ein Körper gegenüber dem umliegenden Raum (Vakuum) bewegt oder nicht.

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Die Geschwindigkeit des Lichts gegenüber beliebig schnellen Partikeln beträgt im Vakuum immer c.

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Beliebige Körper können sich niemals mit Geschwindigkeiten gleich oder größer c bewegen.

Über die Natur des Vakuums mit Higgsfeldern, falschem Vakuum, Vakuumenergie, Vakuumfluktuation, Paarerzeugung, Raumzeitschaum ... ist damit nichts gesagt !

Postulate Einsteins: Die Naturgesetze erscheinen allen Beobachtern in freier Bewegung als gleich (Äquivalenzprinzip).

Die fühlbaren Beschleunigungen bei Normal- und Bahnbeschleunigungen und die nicht fühlbare Beschleunigung eines Körpers im Gravitationsfeld z.B. der Erde sind dem Wesen nach gleich. 

Stephen Hawking schreibt in seinem Buch „Das Universum in der Nußschale“ von 2001, daß er in jeder Woche einige Briefe erhält, in denen die Autoren nachweisen wollen, daß die Relativitätstheorien Einsteins falsch sind. Man muß sich hier von dem Selbstverständnis lösen, das einem die Anschauung aufdrückt durch unser Leben in einer „Zwischenwelt“ Newtonscher Physik, die nur bei Geschwindigkeiten v von Körpern mit v << c und im makroskopischen Bereich fern von den Quanteneffekten funktioniert, und das auch nur innerhalb unseres Universums und vermutlich bei nicht zu großen Distanzen (siehe das Gerangel um die Zweckmäßigkeit, Überflüssigkeit oder Notwendigkeit der Kosmologischen Konstanten Lambda).

Man muß das so sehen: Wir können der Natur nicht diktieren, wie sie zu funktionieren hat. Die Natur gibt es seit ewigen Zeiten, uns als Menschen erst seit kurzer Zeit, und unsere Sinne sind mäßig, ebenso unsere Maschinen, unser Geist, unsere Einsicht ... Andererseits möchte man natürlich unter falschen Doktrinen leben.

Ob die Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie alle gelten, ist mehr als zweifelhaft, da sie ja mit den Quanteneffekten unvereinbar ist, aber sie ist zumindest eine bessere Näherung an die wahre Natur der Dinge als die Newtonsche Physik. Erstaunlich ist, daß die Spezielle Relativitätstheorie in Abwesenheit von Gravitation, Massen und Beschleunigung funktioniert, wofür Hermann Minkowski die 4D Raumzeitunion ausrief. Auch die Formel E = mc2 stellte Einstein Jahre vor Entwicklung der ART auf.

Ein wesentliches Problem bei der Erkenntnis ist immer, das wahre Wesen der Dinge und Entwicklungen von der Art und Weise der Darstellung etwa durch uns Menschen zu lösen. Dieses Problem kann einem leicht über den Kopf wachsen. Hier haben wir ein großes Problem: Einstein meinte, daß der Formalismus der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) nur richtig oder falsch sein kann - er kann nicht der Natur extra noch angepaßt werden. Für unser Universum haben wir zur ART also noch keine Alternative, obwohl eine Quantengravitationstheorie als Theorie über Alles (AUT) noch in weiter Ferne liegt.

Die Zeit ist eigentlich nur ein Parameter, den wir für das Nachvollziehen der Newtonschen Gesetze benötigen. Empfinden können wir nur Prozesse oder sehen können wir nur Vorgänge und Ereignisse. Die Vorstellung von der Zeit als ein linearer Parameter ist Gewöhnung.

Der lineare Zeitenstrom ist eine Darstellung, die Raumzeitunion eine andere.

Bei den Quanteneffekten gibt es auch solche, wobei das Prinzip von Ursache und Wirkung nicht mehr als erfüllt erscheint - auf Quantenebene sind Zeitmaschinen möglich und ähnliche Effekte die Regel.   

 

 

2.1.6  Modeströmungen in der Physik

 

Gemäß der These von Niels Bohr, daß der Fortschritt der Wissenschaften geradezu erzwingt, daß man die vorherigen Irrtümer leugnet, stellte sich das auch bei S. Hawking ein und er sagte das auch. So verfocht er zuerst die Ansicht, daß es Singularitäten real geben müsse, und ab 1982 gab er diese Ansicht auf und beschwerte sich dann in seinem Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit" von 1988 darüber, daß andere Forscher noch munter weiter "bewiesen", daß es nackte Singularitäten zwingend geben müsse.

Ähnlich verhielt sich das mit seiner Haltung gegenüber anderen Universen. Hatte Hawking noch 1988 in seinem Buch geschrieben, daß es keinen Sinn macht, über andere Universen nachzudenken oder sie irgendwie in Rechnung zu ziehen, so trennte er sich bald schon sehr gründlich von dieser Vorstellung im Umfeld weiterer kosmologischer Entwicklungen mit Blasen-, Babyuniversen, "Universum" als gigantisches, exponentiell wachsendes Fraktal ...

Der Glaube an mit der höchsten epochalen Wissenschaft "bewiesene" Realitätsvorstellungen und Weltsysteme macht in der Kosmologie genausowenig Sinn wie in der Religion, ist aber bei Forschern meistens ebenso häufig anzutreffen wie bei Klerikalen. Nicht nur das, sondern auch die höchste Wissenschaft folgt gerne Modetrends, wie das S. Weinberg in seinem Buch "Der Traum von der Einheit des Universums" geschildert hat. Ein Forscher erforscht oft nicht das, was als sehr "wahr" erscheint, sondern das, was als Forschungsgebiet geeignet erscheint - er muß dabei finanzielle Aspekte beachten (was er oft viel zu sehr macht oder auch machen muß), dann gibt es politische Restriktionen (wie in Deutschland ab 1945), und es gibt den Zeitgeist (der beliebig bekloppt und dämlich sein kann und die meisten Menschen seiner Epoche und Region geistig gefangen hält) ...

Es ist darum ganz falsch, zu glauben, daß zu jeder Zeit das Vernünftigste erforscht wird, sondern es ist so, daß das erforscht wird, wo am meisten Geld, Ansehen, Titel, Beifall ... winken. Ein Forscher, der zur falschen Zeit die richtigen Themen erforscht, kann sehr schnell von seinen Kollegen, Geldgebern ... als Unperson erklärt werden und die politischen, wirtschaftlichen ... Voraussetzungen für seine weitere Forschung verlieren. Eine "Schule" wie in Cambridge und Oxford in England gibt einen gewissen geistigen Halt, wobei der fortgeschrittene Student spürt, daß er von fähigen Leuten Unterstützung bekommt, wenn er selber eigene gute Ideen hat. Das ist der große Vorteil der wissenschaftlichen Schulen.

 

 

2.1.7  Konstruktion geeigneter Realitätsvorstellungen und Weltmodelle

 

Die bisherigen Irrtümer und grundlegend falschen Vorstellungen in den Kosmologien speziell von 1917 bis 1970, wie z.B. die ganz unbewiesenen Annahmen

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unser Universum ist eine realisierte 4D Raumzeitwelt,

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unser Universum ist einzig,

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unser Universum umfaßt die gesamte Realität und hat weder ein dimensional räumliches noch ein zeitliches Außen,

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das Vakuum, der Vakuumzustand ist gleich dem "Nichts",

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unser Universum begann mit einer Singularität, nämlich einem "Punkt" mit unendlich hoher Temperatur, Druck und Massendichte,

-

unser Universum entstand im "Nichts" (z.Z. noch Dogma),

von denen seit 1980 eine nach der anderen am Fallen ist, ermutigen und berechtigen dazu, aus naturwissenschaftlichen und ethischen Forderungen Realitätsvorstellungen und Weltsysteme abzuleiten, die vor einem leidlich vernünftigen Hintergrund sittliche und ethische Fragen so praktisch verwendbar beantworten, daß den Menschen und anderen Intelligenten Wesen (IW) eine echte Orientierungshilfe gegeben wird, die sowohl Forderungen der Vernunft entspricht als auch allen IW eine wirklich frohe Botschaft für ihr eigenes Leben als auch für die gesamte lebendige Schöpfung und die globale Realität gibt.

 

Wegen der nachgewiesenen laufenden Wandlung der Realitätsvorstellungen und Weltsysteme nicht nur bis 1900 n.Chr., sondern auch danach, hat es keinen Zweck, Jahrtausende oder Jahrmillionen abzuwarten, bis über die Naturwissenschaften Realitätsvorstellungen und Weltsysteme ermittelt werden, die als Grundlage für sittliche Werte, höhere Ethik, Ethische Systeme, Lebenssinn und Angabe der Rolle von

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Arten oder Species von IW (IWA),

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Technischen Zivilisationen (TZ) und

-

Universen

bei Sicht auf beliebig große Zeiträume tauglich sind.

Zivilisationen benötigen nicht nur auf der Stufe von Superzivilisationen gute Weltsysteme und ethische Werte, sondern auch auf bedeutend niedereren Stufen wie bei uns zu unserer Zeit. Ein Blick in Geschichte und Alltag der Menschen legt die Vermutung nahe, daß ohne eine hinreichende Begründung und Darstellung sittlicher Werte und höherer Ethik die Menschheit nicht mehr die Stufe einer Superzivilisation erreichen wird, als eine IWA und TZ von Millionen in unserem Universum.

 

Hier wird das Modell der dimensional geschachtelten, dynamisch veränderlichen nD Unterräume eines mD Kosmos mit m > n > 0 verwendet. Im Buch „Ein Universum nach Maß“ von Martin Rees und John Gribbin von 1990 wurde gesagt, daß allmählich viele Theoretiker die Entstehung unseres Universums in einem "Meta-Universum" für möglich halten und es wird von einem "vieldimensionalen" Schaum gesprochen. Das ist ein hoffnungsvoller Prozeß, der genau zum Kosmos-Modell führen kann.

Unter vielen anderen Realitätsvorstellungen, im Rahmen miteinander konkurrierender, einander ergänzender Realitätsvorstellungen und Weltsysteme, ist folgendes wahrscheinlich:

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Als Realitätsrahmen ist ein unendlich dimensionales, unendlich ausgedehntes und ewiges Chaos ohne definierbare Struktur gegeben.

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Darin entwickeln sich Gebilde (Inseln) höherer Ordnung, die heranwachsen und wieder zerfallen können. Die größten geschlossenen Gebilde dieser Art mit beliebiger Dimension m > 0 nennen wir m-Kosmos.

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In den m-Kosmen können sich zahlreiche und vielfältige Unterräume mit unterschiedlicher Struktur, Metrik, Form, Ausdehnung und Physik entwickeln. Das ergibt das Modell dimensional geschachtelter, dynamisch veränderlicher nD Unterräume innerhalb eines m-Kosmos, wobei n bis auf die Bedingung m > n > 0 beliebig ist.

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Die Erforschung von Physik, Metrik, Struktur, Ausdehnung, Form, Entwicklung hoher Wertschöpfungen und Entwicklungsfähigkeit allgemein sind Ziel der Kosmophysik, der Physik nD Räume eines m-Kosmos. Man muß als möglich ansehen, daß es viele Kosmen gibt, die wieder in Haufen geordnet sind (Realitätsbereiche), die wieder zu höheren Gruppen zusammengefügt sein können. Forderung: Entwicklungen und Gruppierungen nach oben müssen prinzipiell als offen angesehen werden.

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Die "Körnigkeit" des höchstdimensionalen Unterraums im m-Kosmos ist am feinsten und ist tendenziell bei Unterräumen um so schwächer, je niedriger ihre Dimensionszahl ist. Der Grad der Ordnung nimmt andererseits mit sinkender Dimensionszahl der Unterräume zu.

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Über das Ganze wird eine Evolution gelegt analog der Evolution der Organismen auf der Erde, die einen Ansatzpunkt liefert für einen vernunftmäßig akzeptablen Sinn (etwa als kosmische Aufgaben, Funktionen) für die vielen Entwicklungen von IWA und TZ innerhalb der Universen, woraus sich ein vernünftiger Lebenssinn für IW ableiten läßt. Dabei ist das Konzept dieser Evolution noch extra zu diskutieren, denn die Evolution der Organismen beruht ja auf Mutation des Erbgutes und Selektion der am besten angepaßten Organismen. Es ist die Frage, ob das auf die Evolution der Universen übertragen werden kann, oder welches andere Konzept von Evolution gelten soll.

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Aufgaben und Funktionen (Lebenssinn) der IW, IWA und TZ sind:

 

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Schutz, Sicherung und Verbreitung der lebendigen Schöpfung, des Lebens an sich, vorzüglich in der eigenen räumlichen und zeitlichen Umgebung.

 

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Schutz, Sicherung, Verbesserung und Verbreitung von Realität, Leben, Vernunft und Zivilisation allgemein.

 

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Schutz, Verbesserung und Neuschöpfung von Leben und Lebensinseln beliebiger Art, nicht nur bis zur Höhe von "Welten".

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Die Entwicklung der IW führt allmählich zur Stufe von IW mit kosmischer Wirkungskraft (KIW), die Universen nach Plan verbessern und auf ihre laufende Entwicklung Einfluß nehmen können oder Universen gänzlich nach Plan von Anfang an erschaffen können. Damit ist über das Wirken von Leben und Zivilisationen ein Beitrag zur Evolution der Universen möglich.

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Die Anwendung auf unser Universum ergibt, daß es auf jeden Fall eines von sehr vielen ist und unser Universum

 

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zufällig wegen der riesigen Variation über alle Eigenschaften bei den vielen Universen die für unser Universum charakteristischen Eigenschaften verfügt, die zur Erzeugung von Leben und Zivilisationen hinreichend sind,

 

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durch apersonale Strukturierungsprozesse, die für die Evolution der Universen und Kosmen typisch sind, seine Struktur erhielt, weil in der Evolution der Universen sich diese Struktureigenschaften als besonders günstig allmählich anreichern, und

 

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bevorzugt nach Plan konstruiert wurde, indem die Phasen vor dem Urknall genauso geplant und konstruiert wurden, daß sich gerade ein Universum vom Typ des unsrigen ergeben mußte.

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Eine AUT liegt erst dann vor, wenn sie die gesamte wahrnehmbare Realität beschreibt, wozu nicht nur die 4 bekannten Grundkräfte oder Wechselwirkungsarten gehören, sondern auch Phänomene wie

 

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Entstehung vom Quantenuniversum vor Inflation und Urknall,

 

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Theorie der IWA und TZ,

 

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Begründung der höheren Ethik und

 

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Begründung und Angabe eines vernunftmäßig akzeptablen Lebenssinns für IW.

 

Eine AUT für Teilbereiche des Realen ist keine AUT. Man kann davon ausgehen, daß eine Beschreibung der Realität nach 4 Dimensionen nicht ausreicht, sondern daß erheblich mehr Dimensionen gefordert sind. Hierbei ist zu beachten, daß Forscher wie Steven Weinberg von einer Überbetonung der 4 Raumzeit-Dimensionen reden und mehr eine Gleichberechtigung mit den anderen Freiheitsgraden etwa in der 10D Superstringtheorie vorschlagen. Dabei wird eine grundlegende Revision der Dimensionsvorstellung als möglich gehalten, was zu ähnlichen Unsicherheiten des Geistes führen mag wie bei Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik. Intelligente Wesen, Vernunft und Zivilisation sind so wesentliche Erscheinungen, daß man nicht über sie hinweggehen kann. Ob 10 Dimensionen oder 10 Freiheitsgrade - die Rolle von IW, IWA, TZ, von Leben und Vernunft in der Realität ist zu berücksichtigen. Hier zeigt sich die notwendige Verbindung zwischen Realitätsvorstellungen und Vernunft-Moral-Systemen.

 

Hier wird eine Physik nD Räume eines mD Kosmos sichtbar, zu der als Modebeispiel die erweiterte 11D Kaluza-Klein-Theorie gehören könnte. Die Kosmophysik würde alle Weltenkonzepte, die innerhalb unseres m-Kosmos realisiert werden könnten, beschreiben. Da es wenig Sinn macht, nach oben eine echte Realisierungsgrenze zu setzen, können auch Kosmen in Gruppen auftreten. Nennen wir diese Haufen von Kosmen Realisierungsbereiche, so können auch diese wieder zu höheren Gruppen zusammengefaßt sein usw.

 

Auf jeden Fall ist unübersehbar, daß der weitere Fortschritt in Mathematik und Naturwissenschaften noch viel mehr und noch viel größere Unsicherheiten des Geistes als bisher erzeugen kann, und deshalb hat man nicht nur in miteinander konkurrierenden, einander ergänzenden Realitätsvorstellungen und Weltmodellen zu denken, sondern auch mit solchen, die vorerst rein auf sittlich-ethischen Forderungen gegründet und nachträglich an die physikalische Kosmologie angepaßt werden. Die Kosmophysik kann gleichermaßen eine höhere Physik als auch eine höhere Ethik liefern, darstellen und begründen, indem sie die Evolution der Universen innerhalb eines m-Kosmos wesentlich an die Evolution von IWA und TZ innerhalb von durchaus vergänglichen Universen ankoppelt. Bei einer so gegründeten Kosmophysik, die die Physik nD Räume (also Unterräume) eines mD Kosmos mit m > n > 0 beschreibt, ist die Rolle der IW, IWA und TZ über ihre Wirkungsmöglichkeit auf die Evolution der Universen und Kosmen gegeben, wo sie Struktur, Metrik, Form, Ausdehnung und Physik der dimensional geschachtelten, dynamisch veränderlichen Räume nach Plan verändern oder neue Räume schaffen können, und wo sie die am höchsten entwickelten Wertschöpfungen in zerfallenden Räumen in jüngere, geeignete Räume exportieren können.

Falls die 11 Freiheitsgrade der erweiterten Kaluza-Klein-Theorie und die 26 oder 10 Freiheitsgrade der Superstringtheorie als Dimensionen interpretiert werden können, wäre es möglich, daß wir in einem bei der Kaluza-Klein-Theorie 10D Kosmos leben, dessen nD Unterräume n ausgeprägte Dimensionen und 10 - n eingerollte, kompaktifizierte Dimensionen haben. Die 10 - n kompaktifizierten, nur mikroskopisch vorhandenen Dimensionen rühren von daher, daß alle Unterräume eines m-Kosmos in Richtung jeder Dimension des Kosmos eine endlich große Dicke > 0 aufweisen müssen, weil realisierte Räume gebaut sein müssen, im Gegensatz zu mathematischen Räumen. Somit weisen realisierte Räume mindestens in jeder Dimension die Dicke oder Ausdehnung ihrer Bausteine, Bauelemente oder Raumelemente auf.

 

Solange eine solche Physik und Ethik vereinheitlichende Kosmophysik noch unterentwickelt ist, hat man in miteinander konkurrierenden, einander ergänzenden Realitätsvorstellungen, Weltsystemen und Ethischen Systemen zu operieren. Die Kosmophysik wäre eine AUT im eigentlichen Sinne, nicht nur über die 4 Wechselwirkungsarten, sondern auch über die Phänomene Vernunft, IW und TZ, Ethik und Rolle von IW in der Realität über beliebig große Zeiträume. Es ist aber zu betonen, daß die Entwicklung der Kosmophysik einer Spekulation (oder SF) im Sinne der Ionischen Naturphilosophie nachfolgte.

Erst nachdem angelsächsische und russische Forscher multidimensionale Weltsysteme, Blasenuniversen, Superraum und Metauniversum wissenschaftlich erarbeitet und erschlossen hatten, konnte der Autor auf der Basis ihrer Arbeit das Kosmos-Konzept zu einer Kosmophysik umformen, und zwar hauptsächlich über Studium der AUTs und Einbau der FRW-Kosmologien in die Kosmophysik. Immerhin gilt heute das Konzept der FRW-Kosmologie derart, daß die 4D Raumzeit in einen 3D dynamisch veränderlichen Raum und die Zeitdimension aufgeteilt wird und man sich z.B. bei der möglichen Krümmung > 0 unseres Universums und einem Verhältnis von mittlerer zu kritischer Materiedichte in unserem Universum sehr nahe bei 1 einen sphärischen, 3D Raum denken kann, eine 3D kugelförmige und heute noch expandierende Blase. Geometrisch ist danach das um 1 Dimension verminderte Bild richtig, wo unser Universum der 2D Oberfläche einer Kugel entspricht. Damit kann man anschaulich operieren.

 

Bei den "wissenschaftlich reinen" FRW-Kosmologien gibt es kein dimensionales, zeitliches oder räumliches Außen für unser Universum: die FRW-Kosmologien setzen gemäß der ART die Deutung voraus, daß unser Universum die ganze Realität ist. Man muß also die FRW-Kosmologien erst ziemlich umdeuten, um sie in die Kosmophysik einbauen zu können. In den "reinen" FRW-Kosmologien stellen sie die ganze Realität dar, die gesamte Welt, die jemals war, ist oder sein wird, weil der ART-Kalkül jeweils nur Raum für ein Universum hat. Er sagt über das Außen nichts aus. Es ist also unmöglich, mit der reinen FRW-Kosmologie eine höhere Ethik und einen vernunftmäßigen Sinn für die Entwicklung von Realität, Leben, Vernunft und Zivilisation zu begründen, da sie zeitliche Realitätsinseln beschreibt.

 

Die FRW-Kosmologie ist ihrem Wesen nach ethisch steril. Es ist notwendig, die FRW-Kosmologien in einem größeren Rahmen zu sehen, wie ihn etwa die 11D Supergravitation, 11D erweiterte Kaluza-Klein-Theorie oder 10D Superstringtheorie liefern könnte. Dann könnte man versuchsweise annehmen, daß der m-Kosmos, in dem wir mitsamt unserem Universum und vielen anderen Universen leben, die maximale Dimension m = 9 oder 10 besitzt, und daß die in ihm befindlichen Unterräume Universen mit Dimensionen n sind, mit m > n > 0. Hoffnungsvoll ist, daß hauptsächlich die aus sittlichen Gründen erfolgte Konstruktion des Kosmos-Modells durch die höherdimensionalen Modelle der modernen Physik eine gewisse Annäherung erfährt. Es ist aber zu betonen, daß z.Z. die anerkannte Kosmologie (hier bezieht sich das Wort auf unser Universum, nicht auf unseren einbettenden Kosmos) oftmals immer noch so verstanden wird, daß sie weiterhin für unser Universum weder ein zeitliches noch räumliches Außen zuläßt und oftmals immer noch dazu tendiert, unser Universum als einzig zu definieren. Allerdings weisen viele der AUTs ab 1975 in die Richtung multidimensionaler Realitätsvorstellungen und Weltsysteme, und immer mehr Spitzenforscher finden sich bereit dazu, Rolle, Funktion, Aufgaben und Sinn von IWA- und TZ-Entwicklungen überhaupt erst einmal zu erwähnen oder auch schon zu diskutieren (Paul Davies, Andrei Linde).

 

 

2.1.8  Operieren mit höherdimensionalen Räumen

 

Die Vertreter der Supergravitation mit der Annahme punktförmiger Teilchen waren gezwungen, höherdimensionale Modelle zu entwerfen, um die Supersymmetrie konsistent einzubringen. Für punktförmige Teilchen versuchte Edward Witten nachzuweisen, daß ein 11D Raum große Vorzüge besitzt, um die Eichkräfte der Natur darzustellen. Danach lassen sich die starke und die schwache Wechselwirkung nur in einem 6-, 10- oder 11D Raum wiedergeben. Da bei schien der 11D Raum ideal zu sein (1982), da nur in diesem Fall die Naturkräfte aus Effekten höherer Dimensionen abgeleitet werden können, wenn man als deren Ursache eine Kompaktifizierung des Raums wie etwa in der Kaluza-Klein-Theorie annimmt. Also: Die Theorie muß in 11 Dimensionen formuliert werden - bei der Annahme punktförmiger Elementarteilchen.

Weiterhin meinte Witten, daß eine chirale Theorie nur in einem Raum mit einer geraden Anzahl von Dimensionen möglich sein könnte. In einem Raum mit einer ungeraden Anzahl von Dimensionen kann danach anscheinend keine Händigkeit bestehen. Geht man von einem 10D Raum aus, wird aber bei der Kompaktifizierung auf 4 Dimensionen die Händigkeit zerstört. Also: Die Theorie muß in 10 Dimensionen formuliert werden.

Die Vertreter der Superstringtheorie mit der Annahme fadenförmiger - offener oder geschlossener - Objekte mußten ebenfalls in höherdimensionalen Räumen operieren. Für die Stringtheorie waren in wichtigen Phasen ihrer Entstehung erste Modelle mit 26 und dann 10 Dimensionen (das bedeutet 9 Raumdimensionen und 1 Zeitdimension) führend. Zu Ende der 1980er Jahre wurde versucht, eine Formulierung der Theorie in den üblichen 4 Raumzeitdimensionen zu erreichen,  wobei aber etliche noch zu interpretierende Freiheitsgrade oder "innere" Dimensionen anfielen (deren Anzahl: 10 - 4 = 6). Z.Z. ist man dabei, den Dimensionsbegriff gründlich zu überarbeiten (siehe weiter unten bei Steven Weinberg).

 

 

2.1.9  Physikalische und erkenntnistheoretische Forderungen an eine AUT

 

AUT

Alles umfassende Theorie

GVT

Große Vereinheitlichungstheorie

 

Zum Verständnis von einer endgültigen AUT:

Von einer endgültigen AUT ist zu fordern, daß sie alles umfaßt und nicht heute dies und das und morgen mehr. Von dieser letzteren Art waren nämlich die Theorien bis heute sowieso.

 

Bisher war ein Kennzeichen der Naturwissenschaften, daß ihre Definitionsbereiche in den Köpfen vieler Forscher gleitende Ränder besaßen. Zu einer gegebenen Gegenwart gehörte ein bestimmter Anteil der realen Erscheinungen zu den Naturwissenschaften, ein anderer nach Definition nicht. Im Verlauf des naturwissenschaftlichen und technischen Fortschritts konnten dann die Ränder der Definitionsbereiche für naturwissenschaftliche Objekte und Forschungen verschoben werden. Was jenseits dieser Ränder lag, gehörte in den philosophischen oder religiösen Bereich. Gott saß also dort, wo man mit Hilfe von Naturwissenschaften und Technik gerade nicht mehr hinschauen konnte. Das ist natürlich absurd. Wenn Menschen zu irgendeiner Epoche irgendetwas nicht verstehen, heißt das nicht, daß dort Gott operiert, und wenn Menschen naturgesetzliche Abläufe feststellen, heißt das nicht, daß Gott dort nicht operiert. Aber es gilt:

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Wer will einer Superintelligenz verbieten, sich des Luxus von Naturgesetzen zu bedienen ?

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Warum sollen nicht auch dort Naturgesetze wirken können, wo der Mensch geistig noch nicht hinreichen kann ?

 

AUTs sind seit 1975 erst im Entstehen. Als Fernziel muß aber gelten: Man kann nicht von einer AUT reden, wenn man in Wirklichkeit eine Menge der Erscheinungen unseres Universums ausnimmt. Und Höhere Ethik und ethische Gebote sind sogar sehr wesentliche Größen für Intelligente Wesen und deshalb voll zu berücksichtigen. War z.B. beim Laplaceschen Dämon ein Ansatz für eine AUT enthalten ? Die Antwort hängt davon ab, was Pierre Simon Laplace unter einer AUT oder unter Alles verstanden hätte: Nur Physik, oder auch Geist, Ethik und Gott ?

 

Laplacescher Dämon: Eine Intelligenz, der zu einem bestimmten Zeitpunkt sowohl alle in der Natur wirksamen Kräfte als auch die momentanen Positionen aller Objekte im Universum bekannt sind, wäre in der Lage, die Bewegungen der größten Himmelskörper ebenso wie die der kleinsten Atome nach einer einzigen Formel zu begreifen, vorausgesetzt sie wäre fähig, sämtliche Daten zu analysieren.

Nichts bliebe ihr ungewiß, und Zukunft und Vergangenheit wären ihrem Auge gegenwärtig. Nun erschafft aber auch eine noch so schöne mathematische Formel kein Universum. Das kann nur eine reale Kraft, die hier in Angleichung an die übliche Terminologie mit Urkraft (superforce) bezeichnet wird.

 

Die Urkraft ist im wesentlichen dadurch definiert, daß man sie als Vereinheitlichung der 4 bekannten Grundkräfte ansieht, also als Vereinheitlichung von elektro-magnetischer, schwacher, starker und gravitativer Kraft. Sie wird oft in engen Zusammenhang mit der Kraft gebracht, die in den AUTs die Kompaktifizierung der ursprünglich 10- oder 11D Raumzeitwelt bewirkte, wobei 6 oder 7 Dimensionen mikroskopisch eingerollt und die übrigen 4 Raumzeitdimensionen unser Universum ergaben. Eine gute Darstellung davon findet sich in den Büchern von

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Heinz Pagels: Die Zeit vor der Zeit" und

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Paul Davies: "Die Urkraft".

Die meisten Autoren von Büchern über Quantenkosmologie, -geometrie und -gravitation betonen Vorläufigkeit und spekulativen Charakter der GVTs und AUTs, aber ab 1975 haben sich sehr viele positive und nützliche Aspekte aus dem Konzept dieser Theorien ergeben.

P. Davies betont in seinem Bucht "Die Urkraft", daß viele sogenannte Lehrmeinungen bis 1975 eine Art Lesen aus dem Kaffeesatz waren, wie die festgefügten Ansichten über Singularitäten, das Nichts, die 4-Dimensionalität unseres Raumes und die Einzigartigkeit unseres Universums. So wird die Wissenschaft von heute nicht nur zum Irrtum, sondern geradezu zum Witz von morgen.

 

Beispiele von P. Davies für "Wissenschaft" von gestern:

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Als die Urknalltheorie aufkam, ging man davon aus, daß die Materie von Anfang an da war. So auch die Vorstellung von Georges Lemaitre um 1930 von seinem zerplatzenden Uratom mit der Asymmetrie Materie-Antimaterie. Es ist zu beachten, daß erst mit der Verifizierung der Dirac'schen Voraussage für Antiteilchen aus seiner relativistischen Elektronengleichung um 1930 durch Carl Anderson 1932 mit der Entdeckung des Positrons die Kenntnis von Antiteilchen und Antimaterie aufkam. Die Epigonen machten sich aber keine Mühe, das Entstehen dieser Materie zu erklären und forderten blinden Glauben: Es war halt so gegeben - fertig (oder: Amen).

 

Ab 1975 bemüht man sich wenigstens, mittels der Großen Vereinheitlichungstheorien (GVTs) die Asymmetrie bei der Häufigkeit von Materie und Antimaterie zu erklären.

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Die Entstehung unseres Universums und Urknall müssen als Anfangsbedingungen hingenommen werden. Die Frage, was vor dem Urknall war oder was ihn bewirkte, darf nicht gestellt werden. Wer das doch tut, hat die Physik nicht verstanden (vergleichbar Augustinus' Antwort auf die Frage, was Gott vor Erschaffung der Welt gemacht hat).

 

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Die Feinabstimmung der Anfangsbedingungen

 

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Größe, Masse, Expansionskraft und -geschwindigkeit ist als (gott)gegeben zu betrachten.

 

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Isotropie und Homogenität unseres Universum

 

sind eben gegeben. "Das Universum hat eben so angefangen."

 

Ähnliche - völlig unwissenschaftliche - Vorurteile gab es für Jahrzehnte:

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Die Beschränkung der Realität auf die 4D Raumzeitwelt der ART.

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Vakuum bzw. leerer (feldfreier) Vakuumzustand = Nichts.

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unser Universum ist einzig und einzigartig, singulär, es gibt nur dieses Universum, es gab niemals ein anderes und wird niemals ein anderes geben.

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Das Denken in multidimensionalen Weltsystemen ist streng verboten.

Das "Lesen aus dem Kaffeesatz" und Ausgeben der "Ergebnisse" als höchste Wahrheit und Wissenschaft, das das Vorgehen so vieler Generationen vor uns bestimmte, hält also auch noch in unserer Zeit an.

Äußerst ärgerlich ist dabei, daß man sich bei der Publikation und Zementierung dieser Vorurteile regelmäßig auf die ART berief und sich hinter A. Einstein oder anderen hoch verdienten Forschern versteckte. Anstatt auch die modernen Theorien nur als vorläufig anzusehen, hielten die Epigonen der großen Forscher bis 1970 sie für ewige Wahrheiten, was natürlich Quatsch war. Allerdings hat man damit seit 1975 gewaltig aufgeräumt, und in der Folge kam die Erkenntnis, daß unser Universum auch mehr als nur 4 Raumzeitdimensionen besitzen kann.

Es kamen multidimensionale Weltsysteme in Mode. Die Fehlschläge bei den Versuchen zur Quantisierung der Gravitation haben gezeigt, daß weder Allgemeine Relativitätstheorie (ART) noch Quantenmechanik (QM) in ihrer heutigen Form tatsächlich "wahr" - also realitätsüberdeckend sein können.

Es ist abzusehen, daß das Vakuum mit u.a. seinen möglicherweise vielen Zuständen und auf größere Distanzen abstoßenden Kraft zu der wichtigsten physikalischen Größe werden wird.

So viel zu der für viele Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts herrschenden wissenschaftlichen Meinung, daß das Vakuum das Nichts sei !

 

 

2.2  Geschichte der Astronomie

 

2.2.1  Sterne und Galaxien

 

Galileo Galilei richtete wohl 1609 als erster Mensch ein Fernrohr auf die Sonne, und Christoph Scheiner folgt ihm damit bis 1612. Als Joseph von Fraunhofer um hundert Jahre später die Linien in den Spektren der Sterne – zuerst bei der Sonne - als solche erkannte, war also die Astronomie mit Fernrohren schon alt und es hatte sich ein riesiges Datenmaterial angesammelt, total ungeordnet oder aber falsch geordnet.

 

In die Vielfalt der Sterne brachten 1910 Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russell unabhängig voneinander eine gewisse Übersicht und Ordnung, indem sie im heute so genannten Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) die Farbe (später: Temperatur) der Sterne gegen ihre (zuerst scheinbare) Leuchtkraft (später: Masse) einzeichneten. Bald wählte man statt der scheinbaren Helligkeit die absolute Helligkeit (entfernungskorrigiert). Zu dieser Zeit wußte man noch nichts über die Mechanismen der Energieerzeugung in Sternen. Erst viel später erkannte man, daß die auffälligste Struktur im HRD, die sogenannte Hauptreihe, nicht den Entwicklungsverlauf eines Sternes definiert, indem er etwa im Verlauf seiner Entwicklung auf ihr herumwandert, sondern jeder Stern hat in seiner Hauptbrennphase darin eine bestimmte Position - und dann schert er aus der Hauptreihe aus und bewegt sich zu ausgezeichneten Zonen, vorbehalten für Riesen, Überriesen, Rote Riesen, Weiße Zwerge ...

 

Hans Bethe und Carl Friedrich von Weizsäcker entwickelten bis 1938 das Modell für die Fusion von Wasserstoff und Deuterium zu Helium in Sternen (Bethe-Weizsäcker-Zyklus für die Energieerzeugung in der Sonne). Bisher gibt es aber da noch das Neutrinoproblem, weil man angeblich nicht bestätigen kann, daß die dafür erforderliche Menge an Beutrinos freigesetzt wird. Bisher gilt noch das Modell: In der Zentrumsregion der Sonne werden bei 15 Millionen Grad Kelvin pro Sekunde 596 Millionen Tonnen Wasserstoff zu Helium fusioniert, wobei pro Sekunde 4 Milliarden t Energieäquivalent (0,7%) frei gesetzt und von der Sonne abgestrahlt werden. Während der Hauptphase des Wasserstoffbrennens gilt eine ganz einfache Regel: Die durch die Fusion freigesetzte Energie drückt nach außen gegen den nach innen gerichteten Druck der Gravitation der äußeren Schichten, und im dynamischen Gleichgewicht liefert das solange eine gewisse Stabilität, wie hinreichend viel Wasserstoff noch vorhanden ist. Danach kommt man zu Sternen und Tod der Sterne, Spezialgebiete von Jesse Greenstein und Subrahmyan Chandrasekhar.

Martin Schwarzschild, der Sohn von Karl Schwarzschild, entnahm aus HRDs für Sterne im Kugelsternhaufen M3 (die Daten dafür wurden ihm von A. Sandage geliefert) die ihm noch fehlenden Informationen, um die Entwicklung von Sternen numerisch durchzurechnen (1952).