Der Urknall

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Klasse 11

Autor Simplexi

Veröffentlicht am 05.10.2018

Schlagwörter

Der Urknall Stephen Hawkings Urknalltheorie Big Bang

Zusammenfassung

Dieses Referat behandelt die Entstehung unseres Universums mit dem Urknall. Wer kam zu der Urknalltheorie? Wie lief der Urknall ab? Was sind die Folgen davon und was geschah danach? Wie lässt sich dieses Phänomen beweisen?

Der berühmteste Wissenschaftler hat das Kleinste und das Größte erforscht - vom Elementarteilchen bis zum Universum. Stephen Hawkings. Trotz seiner Erkrankung brachte er eine unvorstellbare Leistung. Bei Stephen Hawkings wurde nämlich schon mit 21 Jahren die Diagnose “ALS” festgestellt, eine Krankheit, bei der nach und nach alle Nerven in den Muskeln absterben. Er verstarb im März 2018 und wurde damit deutlich älter, als die Ärzte geglaubt hatten.
Er befasste sich mit sehr komplizierten Themen, wie Schwarze Löcher, Zeitreisen, Quantenphysik, der Suche nach einer Weltformel, die alle Teilchen und Kräfte erklärt, und natürlich auch mit der Urknalltheorie.

Das Universum existiert nicht für immer und ist unveränderlich. Es entstand vor 13,7 Milliarden Jahren aus einem Feuerball. Seitdem dehnt das Universum sich aus und kühlt ab.
Um sich das Universum vorstellen zu können, braucht man eine außerordentliche Vorstellungskraft. So groß, dass es für den Menschen unmöglich ist das Alter und die Größe des Universums nachzuvollziehen. Es ist erstaunlich, dass der Mensch dieses gewaltige System versucht zu erklären, da wir im kosmischen Maßstab nur kleine Kohlenwasserstoff Teilchen auf einer kleinen Felskugel sind, die um einen Stern kreist.
Dieser Stern ist unsere Sonne, der Mittelpunkt unseres Sonnensystems. Um ihr bewegen sich die Erde und die sieben weiteren Planeten mit ihrem Monden und anderen Kleinkörpern.

Obwohl man die Abstände zwischen den Himmelskörpern von der Erde aus kaum sieht, so sind sie doch sehr weit voneinander entfernt. Deswegen benutzt man als Einheit für die Entfernung Lichtjahre. Dies bezeichnet die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt: nämlich 9,46 Billionen Kilometer (300.000 Kilometer pro Sekunde).
Der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa 100.000 Lichtjahre. Die nächste große Galaxie ist bereits 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.

Eines der aufregendsten Entdeckungen des 20. Jahrhunderts ist, dass sich der Weltraum ausdehnt. Das darf man aber nicht damit verwechseln, dass es alles größer macht. Das Universum dehnt sich nur aus, wenn keine Kräfte entgegenwirken. Somit dehnt es sich auch nicht innerhalb von Galaxien aus. Die Expansion lässt sich vergleichen mit der Gummihaut eines Ballons, die aus sich selbst heraus immer größer wird. Das kann sich aber niemand vorstellen, da man immer gleich an einem Raum um den Luftballon herum denkt. Beim Universum existiert aber ein Raum, in den es sich ausdehnt.
Rechnet man diese Expansion zeitlich zurück, dann kommt man zu einem sehr heißen und dichten Zustand. Daraus ergibt sich, dass es scheint als würde Raum, Zeit und Materie aus einer einzigen geheimnisvollen Explosion heraus entstanden sein: dem Urknall.
Wo sich dieser Urknall ereignet hat, ist nicht zu sagen. Es existiert nämlich kein Rand oder ein Mittelpunkt des Universums, da alles eine Folge des Urknalls war. Der Urknall war auch keine richtige Explosion, sondern eher der Beginn einer Explosion. Verfolgt man die Ausdehnung rechnerisch zurück, so kommt man irgendwann an einem Punkt, an dem es nicht mehr weitergeht. Diesen Punkt nennt man die Singularität. In der Mathematik sind dies Ausnahmesituationen, in denen die Gleichungen verrückt spielen.

Die Urknalltheorie wurde in den 1920er Jahren entwickelt. Forscher entdeckten, dass das Universum nicht unbedingt seit Ewigkeiten existiert, als die Relativitätstheorie auf das gesamte Universum angewendet hatten. Die Theorie wurde erst in den 70er Jahren von Stephen Hawkings wieder aufgegriffen.
Als Beweis für die Urknalltheorie dient die kosmische Hintergrundstrahlung. Sie durchflutet das gesamte Universum fast gleichmäßig und ist etwa minus 270 Grad Celsius kalt.
Nach etwa 380.000 Jahren war das Universum kühl genug, damit positive Atomkerne negative Elektronen einfangen konnten. Es entstanden die ersten Atome.

Ein weiterer Beweis für den Urknall ist auch die Häufigkeit der Elemente. 75% der sichtbaren Materie besteht aus Wasserstoff, 24% als Helium. Diese Elemente bildeten sich schon in den ersten Minuten nach dem Urknall. Die anderen Elemente sind erst später durch die Explosion von Sterne entstanden.
Die Sonne enstand dann vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren aus einer Wolke aus Gas und Staub.

Aus dem Gemisch von Elementen und Strahlung nach dem Urknall haben sich im Laufe der Zeit Strukturen gebildet. Auch wir Menschen sind ein Produkt davon, da der Wasserstoff im Körper aus den ersten Minuten nach dem Urknall stammt und die anderen Atome aus toten Sternen - wir sind quasi lebendiger Sternenstaub. Demnach ist die Frage, ob es auch woanders im Universum Leben gibt, wahrscheinlich mit ja zu beantworten.

Der Ursprung des Universums ist nicht mehr ein Thema der Religion, sondern ein Zweig der modernen Naturwissenschaft. Man kann die Entwicklung des Universums rekonstruieren. Deswegen ist der Ukrnall heute nicht nur eine Theorie, sondern eine bestätigte Tatsache.

Zusammengefasst ist das Universum extrem groß, nicht ewig und unveränderlich. Es hat sich einst vor 13,7 Milliarden Jahren entwickelt und dehnt sich seitdem aus. Es war einst sehr dicht und heiß. Die leichten Atome entstanden in den ersten paar Minuten, die anderen erst später.

Forscher wissen zwar schon sehr gut, was sehr wenige Sekundenbruchteile nach dem Urknall passiert ist, jedoch nicht was im genauen Moment geschah oder was davor war. Erst ab etwa einer Milliardstel Sekunde nach dem Urknall können die Vorgänge rekonstruiert werden.
Die Erklärung des Ukrnalls unterscheidet sich sehr von allen anderen wissenschaftlichen Erklärungen, da das Universum einmalig ist, und es nicht von außen zu betrachten ist. Außerdem kann man nicht mit ihm experimentieren oder es mit anderen Universen vergleichen (da es wahrscheinlich keine gibt).

Um den Urknall in all seine Details zu erklären, ist eine Weltformel nötig, die alles einheitlich beschreibt. So etwas konnte aber bisher nicht erforscht werden und existiert nur in Ansätzen.

Stephen Hawkings versuchte also zu erklären, wie es zum Urknall kam. Er konnte beweisen, dass unser Universum einen Anfang hat.