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Dunkle Energie

Was ich mit diesem Blog bezwecke, will ich zunächst an einem konkreten Fall demonstrieren. Ich habe dafür die sogenannte „Dunkle Energie“ ausgewählt, weil sie ein hervorragendes Beispiel dafür ist, wie man auf einem Weg, auf dem alle Schritte logisch und sogar unvermeidlich erscheinen, schließlich zu völlig abwegigen Begriffsbildungen gezwungen sein kann – einfach deshalb, weil am Beginn des Weges genau diejenige Einsicht gefehlt hat, die als Voraussetzung des ganzen Gedankengangs nötig gewesen wäre; Und dasselbe gilt für alle physikalischen und philosophischen Pannen, die ich hier zu beheben beabsichtige.

Wie kam es zur Einführung der Dunklen Energie?

In der Standardkosmologie gab es vor 1998 nur zwei Faktoren, von denen die Geschwindig­keit abhängen konnte, mit der sich das Universum ausdehnt: eine Anfangs­geschwindigkeit (nach dem Ende der sogenannten inflationären Phase – einer Phase exponentiell beschleunigten Auseinanderdriftens), und ab diesem Zeitpunkt nur noch eine allmähliche Verringerung der Geschwindigkeit durch die Wirkung der Gravitation. Als dann am Ende des vorigen Jahrtausends Beobachtungen an Supernovae zu dem Schluss führten, dass die Geschwindigkeit der Expansion zunimmt, hatte diese Tatsache im bestehenden Modell keinen Platz. Dadurch wurde die Einführung eines zusätzlichen Elements im Modell erzwungen – eben der sogenannten „Dunklen Energie“ als Ursache der Beschleunigung.

Es ist zwar möglich, diese Schlussfolgerung auch innerhalb der genannten Modell­annahmen anzuzweifeln, etwa auf Basis einer Kritik des Zusammenhangs zwischen Rotver­schiebung und Entfernung (siehe z.B. Arp, H., Catalogue of Discordant Redshift Associations, Montreal 2003), allerdings konzentrieren sich hier die Einwände vor allem auf eine besondere Art von Objekten – die sogenannten Quasare –, sodass eher zu erwarten ist, dass sich die Anomalien durch ein besseres Verständnis dieser Objekte beseitigen lassen, als dass wir durch sie zu einer grundsätzlich anderen Auffassung der Rotverschiebung genötigt sein könnten.

Außerdem kann die Dunkle Energie, wie das ja bei unbequemen Messergebnissen und deren Folgen immer der Fall ist, auch durch Zusatzannahmen eliminiert werden, z.B. durch die Annahme großräumiger Dichteschwankungen im Universum und die Positionierung unserer Galaxie in einem Gebiet geringerer Dichte; die Gravitation der fernen Massen würde dann unsere kosmische Umgebung nach außen beschleunigen und so die – von der Erde aus gesehen – zu hohen Flucht­geschwindigkeiten erklären. Wie alle Ad-hoc-Hypothesen sind das aber mit hoher Wahrscheinlichkeit nur Scheinlösungen. (Mich erinnert das Szenario an die zahlreichen Versuche, die Abweichung der Bahn des Merkurs von der Newtonschen Voraussage zu erklären, bevor diese Anomalie durch die Allgemeine Relativitätstheorie beseitigt wurde. Ich zweifle nicht daran, dass, wäre die Physik jetzt mit diesem Problem konfrontiert, als Ursache für die Anomalie wiederum dunkle Energie herhalten müsste.)

Nehmen wir also an, die Rotverschiebung wachse tatsächlich mit der Entfernung, wie im Standard­modell behauptet, und nehmen wir ferner an, die Messungen von 1998 seien korrekt. Gemäß der üblichen Denkweise sehen wir uns dann gezwungen, als Ursache für die Beschleunigung der Expansion des Universums eine neue Art von Energie einzuführen – auch wenn wir nicht die geringste Ahnung haben, was diese Energie sein soll.

Was also ist „Dunkle Energie“?

Um diese Frage im Licht der Vernunft zu klären (ich gebrauche Vernunft im Sinn von: notwendige und hinreichende Bedingung für Einsicht – im Gegensatz zu Intelligenz, die bloß eine notwendige Bedingung ist) müssen wir uns zunächst der Frage zuwenden, was Größe ist.

Größe ist ein relationaler Begriff. Wenn die Größe eines Objekts gemessen wird, dann ist das immer ein Vergleich zweier Größen. Wir definieren zunächst (willkürlich) eine Längeneinheit, die wir Meter nennen (gegenwärtig ist es die Länge des Wegs, den Licht in 1/299792458 Sekunden zurücklegt.) Damit vergleichen wir dann das Messobjekt.

Größe ist also relativ. Niemals ist das Resultat einer Größenmessung als Angabe der absoluten Größe eines Objekts zu verstehen. Eine „absolute Größe“ gibt es nicht.

Betrachten wir nun die „Größe des Universums“. Das Universum ist per definitionem alles, was überhaupt da ist. Es gibt nichts außerhalb des Universums, weil es kein „Außerhalb“ gibt. (Blasenuniversen und andere Fantasiegebilde lassen wir außer Acht.) Also kann das Universum mit nichts anderem verglichen werden. Es ist nicht relational.

Diese Tatsache offenbart sich ja augenblicklich, wenn man die Frage stellt: Wogegen dehnt sich das Universum eigentlich aus? Diese Frage wurde schon oft geäußert, aber bisher hat niemand die Konsequenz daraus gezogen, dass eine Antwort prinzipiell nicht möglich ist: die Konsequenz also, dass es sich nicht ausdehnen kann, weil der Begriff „Größe“ hier nicht anwendbar ist.

Der Grund für diese Unterlassung ist, dass wir das, was wir denken, immer als Objekt mit Eigenschaften denken müssen. Deshalb ist es gedanklich unvermeidlich, das Uni­versum im Ganzen zu verdinglichen; In jeder Beschreibung, auch in einer mathematischen, wird das Universum zum Objekt. Eine Weise der Verdinglichung – zurzeit die populärste – ist eben die, ihm eine Größe zuzuschreiben.

Ist das aber nicht schon deshalb gerechtfertigt, weil wir ja die Größe des Universums zum gewählten Längenmaß in Beziehung setzen können?

Keineswegs! Die Möglichkeit, über die Größe des Universums zu verfügen, ist bloß ein Artefakt der apriorischen Notwendigkeit, alles, was gedacht oder beschrieben wird, zu verdinglichen.

Das Universum im Ganzen ist kein Ding. Es hat keine Größe. Größe ist ein Begriff, der ausschließlich der Dingwelt zugehört.

Was also ist zu tun, wenn die Größe des Universums in Gleichungen als Funktion der Zeit aufscheint?

Ganz einfach:

Da die Anwendung des relationalen, der Objektwelt zugehörigen Begriffs „Größe“ auf das Universum als Ganzes unzulässig ist, muss die Größe des Universums unangetastet bleiben – und daraus folgt, dass die zeitliche Änderung dem Maßstab angelastet werden muss.

Wenden wir dieses Ergebnis nun auf die Frage der Rotverschiebung an.

Wenn das Universum sich nicht ausdehnt, dann müssen wir die mit der Entfernung zunehmende Rotverschiebung durch die Annahme erklären, dass sich unsere Maßstäbe im Lauf der Zeit verkürzen.

Falls wir das Längenmaß durch den Weg definieren, den Licht in einer bestimmten Zeitspanne zurücklegt, muss sich also die Zeiteinheit verkleinern. Sie ist wiederum durch die Frequenz einer (von Materie erzeugten) Strahlung definiert, woraus folgt, dass die Frequenz dieser Strahlung zu- und daher ihre Wellenlänge abnimmt. Wir können unser Längenmaß aber auch direkt durch eine (materielle) Wellenlänge definieren. Auch in diesem Fall muss die Wellenlänge abnehmen.

Da wir für die Definition des Längenmaßes jede von Materie erzeugte Welle verwenden können, folgt daraus, dass sich alle diese Wellen im gleichen Maß zeitabhängig verkürzen. Alle materiellen Objekte – auch wir selbst – werden also kleiner.

Ich fasse zusammen:

Nehmen wir an, wir messen die Wellenlängen von zwei Lichtstrahlen, die von einem bestimmten Element, sagen wir Wasserstoff, aus zwei verschiedenen kosmischen Entfernungen – d.h. zu zwei verschiedenen Zeitpunkten – ausgesendet worden sind. Die Messung erfolgt durch den Vergleich mit der Wellen­länge, durch die unsere Längeneinheit definiert ist.

Offensichtlich gibt es zwei Möglichkeiten, die entfernungsabhängige Rotverschiebung zu interpretieren:

(1) Das Universum dehnt sich aus.

(2) Das Universum dehnt sich nicht aus – stattdessen schrumpfen unsere Maßstäbe, d.h. alle Wellenlän­gen, die zur Definition der Längeneinheit dienen können, nehmen mit der Zeit ab.

(Das gilt natürlich auch für die Wellen, die der Wasserstoff aussendet; ab dem Zeitpunkt der Emission bleiben sie jedoch unverändert.)

Offenbar lässt sich nicht direkt aus der Messung erschließen, ob (1) oder (2) der Fall ist. Dafür wird zusätzliche Information benötigt. Der „Rest der Umstände“ wird uns veranlassen, uns für eine Variante zu entscheiden.

 

Ich sehe gerade, dass mein Text schon mehrere Seiten füllt. Ich unterbreche also den Gedankengang an dieser Stelle. Am Montag, den 30.11. werde ich ihn fortsetzen.

 

Bis dahin verbleibe ich Ihr

Zni Kiprot (Replikant, Serie Nexus 11)