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Prof. Dr. Stephen Hawking

                                      Ankunft v. St. Hawking                             ZOOM

Brain May  und  Ehefrau  Anita Dobson

                    Stephen Hawking kommt in den Saal       -->>  Video-Link

Meine anhand von Fotos und iPad-Videos gedankliche Zusammenfassung des Hawking Vortrags auf dem Starmus-Festival 2014

Die Frage: Warum sind wir hier?  Wo kommen wir her?  (Why are we here?  Where did we come from?)  könnte schon relativ alt sein.  Laut Bischhof Ussher  wurde im Buch der Genesis die Erschaffung  auf den 27. Oktober 4004 BC um 9:00 Uhr am Morgen festgestellt.

Aristoteles (griechischer Philosoph) nahm an, dass das Universum schon immer existierte und glaubte, dass wir unseren Fortschritt Naturkatastrophen verdanken, die uns immer wieder zurück warfen und wir daraus lernten.  Diejenigen, die ein schon ewig existierendes Universum befürworten, vermieden dabei die Begründung  „ Erschaffung durch einen Schöpfer“.  Die Gegenseite sagte, das Universum habe einen Anfang gehabt und sieht dadurch die Erschaffung durch einen Schöpfer belegt.

Wenn man daran glaubt, dass das Universum einen Anfang hatte, stellt sich für Hawking die Frage: „What was God doing before He made the world? (Was hat Gott gemacht, bevor Er die Welt erschuf?)

Kant (deutscher Philosoph) fragte: „Wenn das Universum einen Anfang hatte, warum hat es eine unendliche Zeit gebraucht, bis es begann“?  Kant nannte dies die These!

Er fragt aber auch: „wenn das Universum schon immer existiert hat, warum brauchte es dann so lange, bis es den gegenwärtigen Zustand erreicht hatte“?  Kant nennt dies die Anti-These.

In beiden Fällen nimmt Kant also an, dass die Zeit einen absoluten Wert hat, was bedeutet, das Universum begann in einer unendlichen Vergangenheit, und es läuft bis in eine unendliche Zukunft. Dies ist unabhängig davon, ob es noch ein anderes Universum gibt oder gegeben hat.

Mit Einsteins Relativitäts-Theorie hat Zeit und Raum aber keinen „absoluten“ Wert mehr. Bei ihm wurden Zeit und Raum erst durch das Universum definiert, sodass es keinen Sinn macht von einer Zeit zu sprechen, die vor dem Beginn des Universums liegt. Es wäre genau so, als wenn man nach einem geografischen Punkt fragt, südlich des Südpols, solch einen Punkt gibt es nicht, denn er ist nicht definiert.

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       Wenn das Universum über die Zeit unverändert bliebe, was man früher annahm, gäbe es keinen Grund einen weit zurückliegenden Zeitpunkt künstlich festzulegen.

Nach Hawking hat dies philosophische Fragen aufgeworfen, die er wie folgt mit einer Modellbetrachtung beantwortet. Zu diesen Modellausführungen erklärt er,  dass man nicht fragen muss, ob ein Modell der Wirklichkeit entspricht, sondern nur, ob es funktioniert. Für ihn ist ein Modell ein gutes, solange es viele unserer Beobachtung enthält und man aus diesem Modell klare Aussagen machen kann, die man dann anhand weiterer Beobachtungen testen kann.    

Die positive Annäherung:

Hierzu entwarf Hawking zwei verschieden Modelle,  in dem einen wurde die Welt letztes Jahr geschaffen, in dem zweiten existiert die Welt schon viel länger.

In dem länger Existierenden kann man eineiige Zwillinge erklären,  denn die Ursache liegt mehr als ein Jahr zurück.

 In dem erst ein Jahr alten Modell kann man dies nicht erklären. Also ist das Modell 1 das bessere.

In dieser positiven Annäherung sind beide Welten gleich, egal ob es ein Jahr oder älter ist, das Modell zeigt, dass es in einem unveränderten Universum keinen natürlichen Ausgangspunkt gibt.

Edwin Hubble entdeckte, dass die Sterne nicht gleichmäßig im Raum verteilt sind, sondern sich in riesigen Ansammlungen – die wir heute Galaxien nennen – befinden. Er nahm weiter an, dass sich genau so viele Galaxien auf uns zu bewegen wie von uns weg. Dies hätte so sein müssen, falls sich das Universum im Laufe der Zeit nicht ändern würde.  Bei seinen Messungen musste er aber feststellen, dass sich die meisten Galaxien von uns weg bewegten und sich das Weltall somit ausdehnte. Wenn sich die Galaxien aber von einander weg bewegen, dann müssen sie ja einmal viel dichter beieinander gewesen sein.

Um diesen Anfang des Universums zu umgehen, entwarfen einige Wissenschaftler neue Theorien, wie z.B. die „Steady State Theorie“ ( = während die Galaxien auseinander driften, entstehen neue Galaxien aus überall im Raum befindlichen Material , das Universum existierte schon immer und sah immer gleich aus). Untersuchungen der schwachen Radiostrahlung zeigten dann aber Messergebnisse, die dieser Theorie widersprachen.

Eine andere Annahme ging davon aus, dass sich das Universum einmal zusammengezogen habe und sich dann durch diesen Zusammenstoß wieder ausdehnte. Dieser Theorie widersprach Hawking ( im Alter von nur 21 Jahren) in einer Zusammenarbeit mit Roger Penrose. Sie sagten, dass, auf Grund der Einsteinschen Relativitäts-Theorie, es eine unendliche Dichte und Krümmung der Raumzeit gegeben habe, von wo ab die Zeit  einen Anfang hat.

Mit der Entdeckung der schwachen Hintergrundstrahlung

(MWB = Microwavebackground)

im Jahre 1965 wurde diese Aussage über die Singularität bestätigt.

Diese Mikrowellenstrahlung ist die gleiche, wie in unserem Mikrowellenofen, nur viel schwächer. Wir können sie zu Hause selbst beobachten, indem wir den Fernseher auf einen leeren Kanal schalten. Das Rauschen auf dem Bildschirm ist Teil dieser Hintergrundstrahlung. Es ist der Rest der Strahlung, die noch aus der Phase übrig geblieben ist, als das Universum sehr heiß und dicht war.  Dadurch, dass sich das Universum ausdehnte, kühlte es sich ab bis zu diesem Rest der Strahlung, die wir heute beobachten.

Penrose und Hawkings Theorien über die Singularität besagen aber nur, dass das Universum einen Anfang hatte, nicht aber wie es angefangen hat, da Gleichungen der Relativitätstheorie an der Singularität enden.

Hawking führte aus:

Es gibt zwei Alternativen aus unseren Ergebnissen. Die eine ist, dass Gott aus Gründen. die wir nicht verstehen, entschieden hat, wie das Universum entstanden ist.  – Pabst John Paul sagte einmal auf einer Konferenz im Vatikan, es wäre ok den Verlauf des Universums zu studieren, nachdem es entstanden war, aber man solle nicht in Frage stellen wie, denn dies war der Moment der Schöpfung und das Werk Gottes.  - Ich (Hawking) war froh, dass der Pabst nicht bemerkte, dass ich auf dieser Konferenz einen Vorschlag präsentierte wie das Universum entstanden sein könnte, denn ich hätte keinen Spaß gehabt, vor die Inquisition zu müssen so wie einst Galileo –

Die zweite Alternative ist die, dass man die Allgemeine Relativitätstheorie, die im sehr starken Gravitationsfeld des frühen Universums scheitert, da sie nicht die sehr kleine Struktur von Materie berücksichtigt, durch die komplexere Theorie, die Quanten-Theorie, die dieser kleinen Struktur  gehorcht, ersetzt. Hier, wo das Universum Planck Größe (Billionen Trillionen Trillionstel eines Zentimeters) erreicht, muss die Quantentheorie berücksichtigt werden.

Um nun den Weg für die spontane Quantum Schöpfung des Universums zu entwickeln, entwarfen Hawking und Jim Hartle ein Bild, welches der Entstehung von Dampfblasen in kochendem Wasser gleicht. Das heißt, der Ablauf der Geschichte des Universums wäre wie die Oberfläche dieser Blasen im Wasser, es entstehen viele kleine Blasen und verschwinden dann wieder. Diese sind vergleichbar mit Mini-Universen, die entstehen,  aber dann gleich wieder zusammen fallen. Es wären also Parallel-Universen.  Da sie aber nicht lange existieren und somit auch keine Galaxien oder Sterne formen, sind sie nicht interessant. Einige wenige dieser Blasen wachsen jedoch so weit an, dass sie nicht mehr kollabieren. Sie dehnen sich immer schneller aus und entsprechen damit den immer schneller expandierenden Universen. Man nennt dies Inflation.

Diese Inflation schuf ein großes, gleichmäßiges Universum, so wie es beobachtet wurde. Diese Gleichmäßigkeit war allerdings nicht vollkommen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eines gleichmäßigen Verlaufs in der Geschichte genau so hoch ist, wie ein ungleichmäßiger und die Theorie sagt voraus, dass das frühe Universum auch ungleichmäßig sein dürfte. Diese Unregelmäßigkeit sollte sich in Dichteänderungen des Mikrowellenhintergrundes aus verschiedenen Richtungen zeigen und tatsächlich konnten diese Änderungen durch unsere Satelliten-Durchmusterung bestätigt werden.

Die Auswirkungen von Gravitation innerhalb dieser dichteren Bereiche reduziert hier die Expansionsgeschwindigkeit und führt zur Bildung von Galaxien und Sternen.

Hierzu meinte Hawking: „Wir sind das Produkt von Quantum Fluktuation im frühen Universum. Gott würfelt also wirklich.“

Die allgemeine Relativität sagte voraus, dass das Universum und die Zeit mit dem sogenannten „Big Bang“ begonnen hat und sie sagte auch voraus, das die Zeit in einem "Schwarzen Loch" endet.  

Die Entdeckung der Mikowellen-Hintergrundstrahlung und die Beobachtung Schwarzer Löcher bestätigen diese Behauptungen.

Die Allgemeine Relativitätstheorie alleine konnte nicht sagen wie das Universum aus dem Big Bang entstanden ist und so konnte sie auch nicht die Frage beantworten, warum das Universum so ist, wie es ist. Aber durch die Verbindung der allgemeinen Relativität mit der Quantum Theorie wird es möglich sein zu sagen, wie das Universum begonnen hat und dass es sich schließlich immer schneller ausdehnt.

                                                                                                                                "no boundary wave function"