Andreas Müller: Raum und Zeit

Springer Spektrum

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Der Raum ist durch die drei Dimensionen Länge, Breite und Höhe definiert und sagt uns, wo wir uns befinden. Die Zeit als vierte Dimension sagt uns, wann etwas passiert. Unser Alltagsleben spielt sich in diesen vier Dimensionen ab. Doch reichen diese Dimensionen aus, um die Realität vollständig zu beschreiben? Können Newtons Gravitationsgesetz, die Konzepte der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik uns da weiterhelfen?

Fragen, auf die Andreas Müller uns in seinem Buch Raum und Zeit schlüssige Antworten liefert. Es bietet einen Einstieg in die grundlegenden physikalischen Konzepte von Raum und Zeit sowie der von Einstein postulierten gekrümmten Raumzeit. Der Autor beschreibt die Entwicklung der Theorien bis zum aktuellen Forschungsstand. Er ist  promovierter Astrophysiker und Wissenschaftlicher Koordinator des Exzellenzclusters Universe an der Technischen Universität München. Außerdem betreibt er die Website Astronomiewissen, die unter anderem ein umfangreiches astronomisch-physikalisches Lexikon beinhaltet.

Andreas Müller erklärt sehr anschaulich, wie man gelernt hat, mithilfe von Sand, Wasser oder dem Sonnenstand die Uhrzeit zu messen und Kalender anzulegen. Heute werden für präzise Messungen Atomuhren verwendet oder sogar der Blick in die Sterne, nämlich indem das Blitzen eines Pulsars, also eines Neutronensterns, gemessen wird!

Schwieriger ist der Blick in die Vergangenheit. Wie alt sind die Sterne und das Universum? Um das herauszufinden, bedarf es schon komplizierterer Messmethoden, zum Beispiel mittels der kosmischen Hintergrundstrahlung, Spektralanalyse und der Rotverschiebung. So war es möglich, das Alter des Universums auf etwa 13,8 Milliarden Jahre zu datieren.

Der Blick zurück geht bis zur Planck-Sekunde, kurz nach dem Urknall. Wir erfahren, wie die chemischen Elemente und die Elementarteilchen entstanden sind und wie man herausgefunden hat, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Genauere Informationen erhofft man sich durch die Messungen von Gravitationswellen. Die Zukunft unseres Universums könnte ein Quantenvakuum sein so wie zu Beginn. Bis dahin wird es immer dunkler und kälter werden.

Nach wie vor steht die Physik vor dem Problem, dass es keine einheitliche Theorie für die Phänomene des Mikrokosmos und des Makrokosmos gibt, um alle Vorgänge im Universum zu erklären. Neue Theorien wie die Stringtheorie oder die Loop-Quantengravitation versuchen diese Lücke zu schließen. Dabei werden weitere Raumdimensionen vermutet, die über die Raumzeit hinausgehen. Sie spielen sich allerdings auf so kleinen Skalen ab, dass sie sich vielleicht niemals beweisen lassen.

Diese neuen Theorien werden in dem Buch leider nur knapp angerissen. Der Untertitel des Buches lautet zwar: Vom Weltall zu den Extradimensionen – von der Sanduhr zum Spinschaum. Phänomene wie der Spinschaum sind mir allerdings nach wie vor unbegreiflich, und auch die Extradimensionen werden viel zu knapp erklärt. Schade, da hatte ich etwas mehr erwartet.

Dennoch hat sich die Lektüre für mich gelohnt. Das Buch ist in einem sehr sachlichen, leicht verständlichen Stil verfasst, manchmal allerdings schon lehrbuchhaft trocken.  Es beinhaltet dafür viele ausgezeichnete Infografiken, die das Beschriebene sehr gut verdeutlichen. Erschienen ist es in der Reihe Astrophysik aktuell, die zur Zeit 8 lieferbare Titel umfasst. Dieses Zitat, mit dem das Buch endet, lässt den Leser nachdenklich zurück:

Deshalb darf es nicht verwundern, wenn sich herausstellen könnte, dass unsere Vorstellungen von Raum und Zeit nur dort Sinn machen, wo sie erfunden wurden: Der bewohnten Erde.

Jenseits der für uns erreichbaren und erforschbaren Welt könnten also weitere Dimensionen existieren und auch ganz andere physikalische Gesetze gelten. Ob wir das wohl jemals herausfinden werden?

Andreas Müller: Raum und Zeit Vom Weltall zu den Extradimensionen – von der Sanduhr zum Spinschaum
Springer Spektrum 2013
ISBN 978-3-8274-2858-5

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5 Kommentare

  1. Danke für den Tipp! Werde ich auch lesen! Grüße vom Zeitreisenden!

  2. Raum und Zeit sind meiner Meinung nach extrem schwierige Begriffe für die Vorstellung, stellen wir uns einen Raum doch immer als etwas Abgegrenztes vor und sobald ich eine Grenze habe, müsste auch etwas auf der anderen Seite der grenze sein. die Analogie zur Kugeloberfläche (endliche Größe, aber keine Begrenzung) hilft nur beschränkt weiter in der Vorstellung.
    mit der zeit ist noch komplizierter, denke ich. Bücher, die sich über die Zeit auslassen, handeln oft von der Zeitmessung, also dem Abstand zwischen zwei Zeitpunkten, normiert durch bestimmte Änderungen: der Lauf der Sonne, das Rinnen von Sand, das Schwingen von Atomen. Aber die Zeit selbst, wie ist die definiert? Oder vorstellbar?
    Genauso der Begriff “Zahl”…. was ist das? gibt es auf dem Saturn Zahlen oder gäbe es sie dort erst, wenn wir sie mitbrächten – so wir denn da mal hinkämen?

    meine Güte, noch so früh am Morgen und solche fragen im Kopf….

    lg
    fs

    • Du hast recht, lieber Flattersatz, an solchen Fragen hat man ganz schön zu knacken! Der Welt-Raum ist ja so unfassbar groß, dass wir gar nicht bis an die Grenze schauen können – wenn es denn eine gibt.
      Und erst die Zeit! Im Buch gibt es ein spannendes Kapitel darüber, ob die Zeit überhaupt existiert, wenn es keine Uhren gibt und keiner da ist, um sie zu messen! Man kann zwar sehen, dass die Zeit Spuren hinterlässt, dass der “Zahn der Zeit” z.B. an Gebirgen nagt. Physikalische Prozesse zeigen also an, dass Zeit vergangen ist. Aber dennoch ist Zeit etwas abstraktes – ein faszinierendes Thema für Physiker, Philosophen und alle, die ihre Vorstellungskraft gern benutzen! Je nachdem, wen du fragst, fällt die Antwort auf die Frage nach dem Wesen der Zeit sehr unterschiedlich aus!
      Liebe Grüße,
      Petra

  3. Pingback:Physik-Nobelpreis für Gravitationswellen-Forscher – Elementares Lesen

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