Zur Entwicklung der Kosmologie

In seiner Arbeit "Kurzdarstellung der Entwicklung der Kosmologie" gibt Elmar Spoden eine Übersicht zur Entstehung der heute geltenden Modelle des Universums.  Bereits in der Antike versuchten die Philosophen sich mit den Mitteln und Methoden der irdischen Wissenschaften eine Vorstellung über den Aufbau und die Vorgänge am Himmel zu verschaffen. Schon die griechischen Klassiker (s. Kapitel III) konnten den Erdumfang zu ca 40 000 km bestimmen und ermittelten den Abstand zur Sonne auf das 20-fache der Entfernung Erde-Mond, wurden jedoch nicht Ernst genommen. Erst im Mittelalter versuchte man, die Himmelsbeobachtungen durch Anwendung der auf der Erde gewonnenen physikalischen Gesetze zu erklären ( Kap.IV). Die Newtonsche Mechanik ermöglichte im 17.Jahrhundert die Entdeckung der Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung ( Kap.V).

Im 18. Jahrhundert versuchte Kant den  Aufbau des Planetensystems durch das Postulat hierarchisch geordneter Systeme zu erweitern und unterstellte seinem Weltbild einen unendlich großen Kosmos mit überall einheitlicher Struktur.(Kap.VI). Im 19. Jahrhundert aber erkannte man, dass ein einheitlicher, stationärer und unendlich großer Kosmos Sterne mit unendlich hohen Bewegungsgeschwindigkeiten voraussetzt und die Strahlungsgesetze zu einem glühenden Nachthimmel führen würden. Die Schlussfolgerung war, dass der Kosmos nicht unendlich groß sein konnte.

Gegen Ende des 19.Jahrhunderts führten die Entdeckung der Maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik und der Nachweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zur Ausarbeitung der Speziellen Relativitätstheorie mit ihrer vierdimensionalen Raumzeit, was die Vorstellungen zum Modell des Kosmos selbstverständlich revolutionierte (Kap.VII). Die Spezielle Relativitätstheorie hob die bis dahin angenommene Konstanz der Masse auf, erforderte die Gleichsetzung von Masse und Energie und verlangte völlig neue Beziehungen zwischen Masse und Raumzeit, die in der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) beschrieben werden. Die Gültigkeit der ART kann heute nicht mehr in Frage gestellt werden, da alle von Einstein vorausgesagten Abweichungen von der früher verwendeten Newtonschen Theorie durch Beobachtungen voll bestätigt wurden.

Die Anwendung der ART auf den gesamten Kosmos verlangt einen endlichen Kosmos, der entweder kollabiert oder expandiert. Die Expansion des Kosmos ist inzwischen durch astronomische Beobachtungen nachgewiesen, die zeigen, dass der gesamte sichtbare Kosmos vor 13,7 Milliarden Jahren aus einem Punkt entstanden sein muss. Das hat folgende Konsequenzen:

Entwicklung und Ergebnisse  der Erforschung der Elementarteilchen werden im  (Kap. VIII) der Arbeit von Spoden zusammengestellt. Sie ermöglichten im Weiteren die Darstellung und Präzisierung der Vorstellungen zur Evolution des Universums in den Anfängen seiner Entwicklung, auch wenn es noch ungeklärte Probleme gibt, in einem Standardszenarium der Kosmologie, das im Kapitel IX detailliert vorgestellt wird.

 Die folgenden Beiträge beschreiben die daraus folgende Evolution des Universums in einer vereinfachten Form.

13.10.2017

Bertram Köhler

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