Stationary Universe Model (SUM): Unterschied zwischen den Versionen

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Aktuelle Version vom 7. August 2018, 18:47 Uhr

Stationary Universe Model (SUM)


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Das Modell SUM (Stationary Universe Model) wurde seit 2001 von dem Physiker Peter Ostermann aus der Voraussetzung eines ewigen, unendlichen Universums als offenes Projekt (work in progress) entwickelt und auf Basis der originalen Gravitationsgleichungen Albert Einsteins[1][2] ohne Kosmologische Konstante als vernünftige Alternative[3] zum numerisch außerordentlich erfolgreichen Urknallmodell phyikalisch formuliert. Es wurde beim 12. Marcel Grossmann Meeting[4][5] in Paris vorgestellt (MG12 2009, zuvor bei der DPG-Frühjahrstagung[6] 2007 Heidelberg, erste pre-prints bei arXiv.org). Gegenüber dem aufgrund exzellenter scheinbarer Bestätigungen seit langem vorherrschenden Standard-Modell (Konkordanzmodell) in Form der inflationären Lambda-CDM-Kosmologie stellt SUM auf Basis eines neuen Linienelements ein Konzept dar, das im Gegensatz zu der trotz übereinstimmender Motivation überholten Steady-State-Theorie mit aktuellen kosmologischen Beobachtungstatsachen vereinbar scheint. Trotz verblüffender Erfolge hat das Modell hinsichtlich diverser Details nicht innerhalb weniger Jahre den hochentwickelten Stand der nahezu ausgereiften Konkordanzkosmologie erreichen können, sondern befindet sich noch in einer Anfangsphase; es versteht sich als Ermutigung im Sinne der Aufklärung: "sapere aude!" (wage zu denken).

Conclusions from SUM – completely new in contrast to the fictitiously asssumed big bang – allowing for the solution of the most puzzling questions of today's Lambda-CDM Concordance Cosmology, which after a paradigm shift to SUM might be resolved at one blow:

  • matter-antimatter baryon asymmetry – is a natural fact in a stationary universe without need for justification.
  • cosmological redshift without universal spatial expansion due to another kind of ordinary gravitational redshift
  • 'dark energy' – homogeneous distribution of e.g. neutrinos (or other WIMPs) filling the gap to critical density
  • dark matter – neutrinos (thermalized in parts)
  • SNeIa magnitude vs. resdshift measurements ...
  • requiring two Hubble 'constants' (the local and the universal one) instead of an accelerated expansion
  • Planck spectrum from a black-body background of redshifted microwave radiation emitted within a non-expanding multiverse
  • the law of entropy restricted to evolutionary processes (without conflict against any laboratory experience – time after time allowing for 'primordial' nucleosynthesis in 'multi bang' processes of re-creation)
  • SUM may describe a local-bang 'multiverse' (which is just another word for actually one universe with multiple cosmoses).

According to recently found limitations of proper length and proper time the Hubble radius is setting an uppermost limit for the validity of any approximate SRT concepts and processes transferred to cosmology. Thus the new cosmological model SUM – distinguishing our evolutionary cosmos from the stationary background universe, what also solves Immanuel Kant's first antinomy of space and time – does neither include an expansion of space nor an end of the universe in bleak emptiness as nowadays usually otherwise predicted. It starts from the physical fact that nothing arises from nothing. The entirety of all is regarded as a consistent reality and in sense of stationary universe - not at all static - distinguished from our evolutionary cosmos. Therefore both its age and its extension are infinite, but this does not apply to our cosmos as part of it.

Das neue kosmologische Modell SUM eines stationären Hintergrund-Universums beinhaltet keine Expansion des Raums. Es geht aus von der physikalischen Tatsache, dass aus Nichts nichts entsteht. Das Weltall wird als eine insgesamt beständige Gegebenheit betrachtet und im Sinne des stationären – nicht aber statischen – Universums von unserem evolutionären Kosmos unterschieden. Alter und Ausdehnung des Universum sind demzufolge unendlich, nicht aber unser Kosmos als Teil davon.

Was sonst als 'Alter des Universums' bezeichnet wird, stellt sich aus Sicht von SUM heraus als das Höchstalter makroskopischer Strukturen wie dem von Sternen, Galaxien, (Super-)Cluster gegebenenfalls bis hin zu dem Höchstalter ganzer Kosmen. Scheinbar gegenteilige Beobachtungen ältester Galaxien könnnen von einem einzigen gemeinsamen Ursprung nicht überzeugen. Dies steht in Analogie zu der alltäglichen Erfahrung, dass das Höchstalter individueller Menschen nicht etwa das Alter der gesamten Population beweist. Im Unterschied zur natürlichen Suche nach der vitalen Vergangenheit unseres evolutionären Kosmos macht es keinen Sinnnnach einer historischen Entwicklung des ewigen Universums zu fragen.

Trotz gemeinsamer Voraussetzung des perfekten kosmologischen Prinzips unterscheidet sich das Model SUM mit statistisch konstanten Werten der Rotverschiebung kosmischer Strahlungsquellen fundamental von der Steady-State-Theorie eines expandierenden Universums[7][8]. Die mathematisch exakt abgeleiteten gleichbleibenden SUM-Rotverschiebungswerte entsprechen den nach Voraussetzung statistisch gleichbleibenden euklidischen Entfernungen in universalen Koordinaten, die aus historischen Gründen auch als mitbewegt bezeichnet werden (comoving coordinates). Nach einer zunächst rein mathematischen Ableitung der stationären Hintergrundstrahlung mit Planck-Spektrum (ohne Zurückführung auf einen Urknall) wurde eine SUM-Vorgängerversion[9] weiterentwickelt und zu Model of a Stationary Background Universe Behind Our Cosmos (2013) ausgebaut. - Sämtliche zugrunde liegenden Arbeiten stehen auf "independent-research.org" zum Download bereit.


Das stationäre Linienelement

Fig. W1. – Die Zuordnungen ([math]\Omega_\mathrm{M}[/math], [math] w_\mathrm{M} [/math], [math]\Omega_\mathrm{\Lambda}[/math]) = (0, 0, 1), (0.1, 0, 0.9), (0.27, 0, 0.73), (1,–1/3 , 0) , (0.6, 0, 0.4), (1, 0, 0), i.e.: Steady-state Theory [math]a_\mathrm{SST}(t') = \mathrm{e}^{Ht'}[/math] [obere graue durchgezogene Linie], eine erste Alternative zu [math]a_\mathrm{CCM}(t')[/math] mit größerem Wert [math]\Omega_\mathrm{\Lambda}[/math]) [blaue gestrichelte Linie], das heutige Concordance Model [math]a_\mathrm{CCM}(t')[/math] [blaue durchgezogene Linie], das stationäre ultra-large scale Universum [math]a_\mathrm{SUM}(t') = HT'[/math] = [math]1+Ht'[/math] [rote gerade Linie], eine zweite Variante zu [math]a_\mathrm{CCM}(t')[/math] mit kleinerem Wert [math]\Omega_\mathrm{\Lambda}[/math]) [lower blue broken line], das Einstein-de-Sitter Modell [math]a_\mathrm{EdS}(t') = [/math] [math](1 + \mathrm{3/2}Ht')^\mathrm{2/3}[/math] [untere graue durchgezögene Linie, favorisiert vor dem SNe-Ia Durchbruch]. Im Kontrast zu anderen vergleichbaren Werten scheinen die CCM best-fit Parameter [math]\Omega_\mathrm{\Lambda}[/math]) = 0.737 (blue solid line) festgelegt durch die Bedingung, dass ihre Linie den SUM-Skalenfaktor (rot) an seinen 'Grenzen', d.h. bei HT' = -1 und bei Ht' ≈ 0 heute treffen sollte.

Im Unterschied zu statisch besagt stationär, dass ein Zustand insgesamt gleich bleibt, obwohl sich einzelne Bestandteile ständig verändern können. Dem Konzept SUM liegt, anders als bei der induktiven Entwicklung der Urknall-Kosmologie, ein deduktiver Ansatz zugrunde. Dabei genügen zwei Postulate, um das hier zugrundeliegende stationäre Linienelement abzuleiten:

  • Postulat I – In Bezug auf hinreichend große Skalen ist das Universum stationär, homogen und isotrop;
  • Postulat II – Abgesehen von lokalen Abweichungen ist die universale Lichtgeschwindigkeit c* = c .

Aus diesen beiden außerordentlich einfachen Postulaten ergibt sich das SUM-Linienelement dσ*SUM eines räumlich flachen, nicht leeren Universums eindeutig zu

[math] \mathrm{d}\sigma_\mathrm{SUM}^{\ast} = \mathrm{e}^{Ht^{\ast}}\mathrm{d}\sigma_\mathrm{SRT}^{\ast} [/math] .

Hier steht H für eine wahre Hubble-Konstante (die im Unterschied zum zeitabhängigen konventionellen Hubble-Parameter H0 der Urknall-Kosmologie als signifikant bezeichnet wird); die Abkürzung dσ*SRT steht für das Linienelement der speziellen Relativitätstheorie, wobei das zusätzliche Symbol '[math]\,[/math]*[math]\,[/math]' bei jedem Auftreten auf die Besonderheit hinweist , dass sich die entsprechenden Größen auf universale Koordinaten beziehen (neben den 'mitbewegten Koordinaten' l[math]\,[/math]* auch die 'konforme Zeit' t[math]\,[/math]*). Gemäß SUM stimmen die universalen Koordinaten immer wieder vorübergehend überein mit den lokalen Eigenlängen und Eigenzeiten der speziellen Relativitätstheorie. Aus dem ausgeschriebenen Quadrat des Linienelements ist die Konstanz der universalen Lichtgeschwindigkeit mit c* ≡ dl[math]\,[/math]*/dt * = c (für dσ*SUM = 0) sofort ersichtlich. Das SUM-Linienelement hat weitere bemerkenswerte Eigenschaften.

Rotverschiebung und signifikante Hubble-Konstante

Fig. W2 - Die SUM Voraussage des im Rahmen der Lambda-CDM 'big-bang' Kosmologie völlig unverständlichen Hubble-Kontrasts. - Zwei verschieden Werte für die Hubble 'Kostante' [math]H_{\mathrm{local}}[/math] = [math]H_{\mathrm{CCM}}[/math] und [math]H_{\mathrm{universal}}[/math] = [math]H_{\mathrm{SUM}}[/math]. -- Top panel (a)}: Die blaue durchgezogene Linie repräsentiert die realen Werte [math]z_{\mathrm{observed}}[/math] der SNe-Ia-Messungen, die rote unterbrochene SUM Linie vernachlässigt mögliche 'peculiar flows' oder lokale Inhomogenitäten. Die maximale Abweichung [math]\delta z[/math] ≈ 0.002} ≈ 600 km/s/c innerhalb [math]z[/math] < 0.027 entspricht einem maximalen Kontrast [math]H_{\mathrm{local}}[/math] / [math]H_{\mathrm{universal}}[/math] - 1} von ungefähr 9% an diesem Punkt wo [math]H_{\mathrm{universal}}[/math] ≈ 67 km/s/Mpc. -- Bottom panel (b)}: Innerhalb [math]r^* \lt 110[/math] Mpc entspricht die blaus Linie [math]H_{\mathrm{local}}[/math] ≈ 73 km/s/Mpc, wohingegen der mittlere Wert in der Übergangszone (bis [math]z[/math] ≈ 0.13) ungefähr [math]H_{\mathrm{trans}}[/math] ≈ 70 km/s/Mpc beträgt. Die Differenz führt von [math]H_{\mathrm{local}}/H_{\mathrm{trans}}[/math] - 1 ≈ 4.7% bis zu [math]H_{\mathrm{local}}/H_{\mathrm{universal}}[/math] - 1 ≈ 8.9% und entspricht annähernd gerade dem Bereich des lokalen Hubble-Kontrasts von 6.5% ± 1.8%., wie er von Jha, Riess & Kirshner berichtet wird}.

Es ist einfach falsch zu behaupten, dass die kosmische Rotverschiebung eine Expansion des Universums beweist. Die universale Rotverschiebung des Lichts entfernter Galaxien und anderer Strukturen wird im Rahmen von SUM nicht als Doppler-Effekt, sondern im Sinne einer erweiterten Einsteinschen Gravitationsrotverschiebung verstanden, woraus sich wie auch beim Experiment von Pound und Rebka keine Fluchtbewegung zwischen Quelle und Empfänger ergibt (bereits Edwin Hubble[10] hatte eine solche Möglichkeit in Betracht gezogen). Der Unterschied zur gewöhnlichen gravitativen Rot- und Blauverschiebung liegt hier darin, dass es sich im Falle von SUM um ein zeitabhängiges Potential handelt, das sich aufgrund des Vorzeichens immer als Rotverschiebung auswirkt. Aus der allgemeinen Definition des Rotverschiebungsparameters z = λ[math]\,[/math]beobachtet / λ[math]\,[/math]ausgestrahlt – 1 ergeben sich bei SUM mit

[math] z_{\mathrm{SUM}} = \mathrm e^{Hl^{\ast} / c} - 1 [/math]

solche Werte, die mit der signifikanten Hubble-Konstante H unabhängig sind von der Zeit. Diese Werte gelten für Galaxien und alle kosmologischen Strukturen, die sich in Bezug auf universale Koordinaten (x*, y*, z*) nach Voraussetzung statistisch in Ruhe befinden (die Unabhängigkeit von der Zeit gilt auch für alle anderen Größen, die sich als Funktion der Rotverschiebung z schreiben lassen). Insbesondere bedeutet deren Zeitunabhängigkeit, dass zusätzlich zu den lokalen Eigenlängen der SRT nun auch den universalen Entfernungen

[math] l^{\ast} = \tfrac {c}{H} \ln {(1+z)} [/math]

wegen gleichbleibender Rotverschiebungen entsprechender Objekte eine reale, physikalisch messbare Bedeutung zukommt. Im Gegensatz zur Urknall-Theorie stellt die universale Entfernung l* im Rahmen von SUM also eine selbständige – obwohl indirekte – Messgröße dar.

Universale Zeit t[math]\,[/math]* und die Grenzen von Eigenlänge und Eigenzeit

Wegen der exponentiellen Form des Zeitskalars eHt * hängen relative zeitliche Änderungen eHt */ eHto* = eH(t *– to*) allein ab von Differenzen Δ[math]\,[/math]t * = t * – t0*. Der gleiche Sachverhalt erlaubt es auch, für beliebige zusammenhängende Ereignisse (dies betrifft insbesondere auch Emission und spätere Absorption von Photonen) den universalen zeitlichen Anfangspunkt jeweils t0* = 0 zu setzen. Im Unterschied zur jeweiligen lokalen Quasi-Eigenzeit t ' = T ' – TH (mit der Hubble-Zeit TH = 1/H) ist kein spezieller Punkt der universalen Zeitskala t[math]\,[/math]* ausgezeichnet. Die universale Zeit hat weder Anfang noch Ende. Gemäß dem Linienelement der in begrenzten Bereichen überall und immer wieder lokal gültig bleibenden speziellen Relativitätstheorie (dσ2SRT = c2dt[math]\,[/math]2SRT – dl[math]\,[/math]2SRT) sind die Intervalle von Eigenlänge und Eigenzeit stets miteinander gemeinsam definiert. Wie daraus mathematisch folgt, können die sich in Bezug auf das SUM-Linienelement ergebenden Näherungen

[math] \mathrm{d}t_{\mathrm{SRT}}[/math][math]\mathrm e^{Ht^{\ast}}\mathrm{d}t^{\ast} [/math] ,
[math] \mathrm{d}l_{\mathrm{SRT}}[/math][math]\mathrm e^{Ht^{\ast}}\mathrm{d}l^{\ast} [/math]

nur innerhalb lokal begrenzter Bereiche

[math] l^{\ast} \ \stackrel{!}{\lt } \ R_{\mathrm{H}} [/math]

des unendlichen euklidischen Raums (dl 2 = dx[math]\,[/math]2 + dy[math]\,[/math]2 + dz[math]\,[/math]2) jeweils vorübergehend Gültigkeit beanspruchen (RH = c/H ist der Hubble-Radius). Gleiches gilt für alle SRT-Konzepte überhaupt. Bei uneingeschränkter Gleichheit in den obigen Näherungen aber würde das SUM-Linienelement in dasjenige der SRT übergehen, und der resultierende Einstein-Tensor würde unzulässigerweise verschwinden (was einer universalen Energiedichte Null und damit einem leeren Universum entspräche). Diese Zusammenhänge ergeben sich aus einer zweifachen Koordinatentransformation t * = ln[math]\,[/math](HT ')[math]\,[/math]/[math]\,[/math]H und l * = l '[math]\,[/math]/[math]\,[/math](HT '), wobei T ' näherungsweise einer Eigenzeit entspricht, die nach obiger Ungleichung jeweils örtlich eingeschränkt ist.

Die FLRW-Form des SUM-Linienelements

Wird nur die universale Zeit t * gemäß der ersten der beiden oben angegebenen Formeln transformiert, so folgt das stationäre Linienelement in einer Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Form (FLRW-Form), und zwar mit dem einfachsten aller in Frage kommenden Skalenfaktoren a[math]\,[/math]SUM = HT ' zu

[math] \mathrm{d}\sigma_\mathrm{SUM-FLRW}^{\ast 2} = c^2\mathrm{d}T^{\,\prime\,2} - (HT^{\, \prime})^2 \mathrm{d}l^{\ast 2} [/math] ,

ohne dass sich damit an den physikalischen Tatsachen etwas ändert. Es lässt sich z.B. leicht verifizieren, dass der zeitunabhängige SUM-Zusammenhang zwischen der Rotverschiebung z und der universalen Entfernung l[math]\,[/math]* auch gemäß dieser FLRW-Form bestehen bleibt. Es ist im Hinblick auf die gesamte SUM-Kosmologie von entscheidender Bedeutung, dass sich die auftretende 'Anfangs'-Singularität der örtlich eingeschränkten Quasi-Eigenzeit T ' = 0 nur auf lokale Bereiche bezieht und keineswegs ein Alter des gesamten Universums darstellt. Stattdessen bedeutet sie, wie oben gezeigt, eine jeweils auf l[math]\,[/math]* < RH eingeschränkte maximale Lebensdauer räumlich begrenzter evolutionärer Strukturen (in Bezug auf die universale Zeitkoordinate entspricht T ' = 0 dabei t * = –oo.

Energiedichte und negativer Gravitationsdruck

Die bei SUM offenbar der universalen Energiedichte entsprechende Komponente G00 des kovarianten Einstein-Tensors ist zeitlich konstant. Demgegenüber scheint die gemischt ko- kontravariante Komponente G00, die bei Anwendung der Gravitationsgleichungen auf lokale perfekte Flüssigkeiten der phänomenologischen Energiedichte entspräche, abhängig von der universalen Zeit t[math]\,[/math]*. Dass aber eine solche Abhängigkeit über beliebig große universale Zeiträume im Unterschied zu lokal begrenzten Eigenzeiten t unrealistisch wäre, folgt wieder aus der Tatsache, dass kein spezieller Anfangspunkt der Zeitskala t[math]\,[/math]* existiert.

Aus dem SUM-Linienelement ergibt sich zu jedem willkürlich wählbaren universalen zeitlichen Anfangspunkt t0* = 0 ein negativer Gravitationsdruck von –1/3 der kritischen Dichte, dessen Existenz hier sofort einleuchtet. Im Unterschied zu gewöhnlichen Teilchen in einem Kasten (die sich ohne dessen Wände aufgrund ihres positiven Drucks sofort zerstreuen) würden Galaxien innerhalb eines begrenzten Bereichs des stationären Universums ohne negativen Gravitationsdruck (verursacht vom Gravitationspotential der Materie und Energie außerhalb) zusammenklumpen, was in Bezug auf hinreichend große Skalen nach Voraussetzung nicht geschehen kann.

SUM Vorhersage zweier verschiedener Werte für die lokale und die universelle Hubble-Konstante

Fig. W3 - Links (a)-(e): Der Vergleich der SUM magnitude-redshift Voraussage (für κ = 0) mit den original SNe-Ia Daten und der CCM-Voraussage zeigt eine unmittelbare SUM-Übereinstimmung auf universalen Skalen z > 0.1, auf denen das Universum am ehesten zu Recht als homogen und isotrop betrachtet werden darf. Die rote SUM-Linie fällt beinahe vollständig mit der blauen CCM-Linie zusammen (trotz - oder: wegen - der gegenüber der lokalen um 9% höheren universalen Hubble-Konstante).
-- Intermediate panels (b),(d): Mit dem in Abb. W2 gezeigten lokalen Hubble-Kontrast existiert nun eine volle SUM-Übereinstimmung nicht nuur mit den SNe-Ia Daten des 'High-z Supernova Search Teams' (Riess et al.) sondern auch mit Kowalskis 2008 Union 'world' Zusammenstellung des 'Supernova Cosmology Projects' (Perlmutter et al.). Offensichtlich genügen die Korrekturen von maximal [math]\mathrm \delta z [/math] ≈ 0.002 im Bereich [math]z {\mathrm{observed}}[/math] < 0.027 für eine befriedigende Übereinstimmung von SUM mit den Daten im Falle des lokalen Hubble-Kontrasts analog W2 auch im Bereich jeweils kleiner Rotverschiebungswerte.
-- Lower panels (c),(e): In diesen CCM-Abbildungen sind die blau-gestrichelten geraden Linien nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichungen bestimmt und sollten sich im Idealfall als kongruent zur jeweiligen z-Achse erweisen.  :

In beiden Teilen der Abbilddung W2 repräsentieren die blauen duchgezogenen Linien die realen SNe-Ia Messungen, wohingegen die gebrochenen roten Linien (jeweils darunter) für SUM stehen. Eine maxiimale Abweichhung [math] \mathrm \delta z [/math] ≈ 0.002 entspricht einem maximalen Huble-Kontrast von ≈+9%. Mit [math]H_{\mathrm{universal}}[/math] ≈ 67 km/s/Mpc würde das [math]H_{\mathrm{local}}[/math] ≈ 73 km/s/Mpc innerhalb [math] \mathrm{r^{\ast}}[/math] < 110 Mpc [math](\mathrm \delta z [/math] < 0.027) bedeuten, während sich der Mittelwert in der Übergangszone gerade auf ungefähr [math]H_{\mathrm{trans}}[/math] ≈ 70 km/s/Mpc beläuft.

Nun wurde kürzlich von Riess als zweitem der zitierten Autoren ein "lokaler Wert" [math]H_{\mathrm{0}}[/math] = 73.2 km/s/Mpc berichtet [11] mit einer Toleranz von nur 2.4% (sowie 71.9 km/s/Mpc ±3.8%, was annähernd übereinstimmt mit 72.8 km/s/Mpc ±3.3% in Bonvin e al. [12]. Nahe bei Freedman's Wert von 72 km/s/Mpc [13] aber in klarem Kontrast zu den von der Lambda-CDM Kosmologie gemäß der neuen Planck 'high-redshift'-Messungen [14] vorausgesagten 67 km/s/Mpc – oder auch anähernd zu den 68 km/s/Mpc von Cheng Cheng \& Qing-Guo Huang [15] bedeutet das ausgerechnet wieder einen Hubble-Kontrast von etwa +9%, welcher Wert beinahe perfekt mit der original SUM-Vorhersage von 2007 übereinstimmt.

Anscheinend setzen die Autoren Riess et al. des neuen Reports zu Unrecht den gekümmmten Verlauf ihres eigenen unzutreffenden Lambda-CDM Hubble-Diagramms voraus (und zwar ohne jede ausdrückliche Rechtfertigunng). Deshalb können sie natürlch auch keinen Unterschied zwischen der lokalen und der universellen Hubble-Konstante finden, obwohl es im urspünglichen Artikel von Jha, Riess & Kirshner überzeugend heißt: "... the feature is present in the Hubble flow SN sample, and this has important implications for using SN Ia as tools for precision cosmology." [16]

Nun beweist aber das Auftreten zweier verschiener Werte der Hubble-Konstante das konsistente SUM-Konzept geradezu. Dies zeigt auch, dass es ebenso andere unerwartete Zusammenhänge geben könnte, die noch zu entdecken bzw. im Rahmen von SUM zu erklären sind. So scheint es nicht unmöglchh, auf dieser Bais mit Hilfe von 'high precision'-Messungen scheinbarer Helligkeiten die Energie-Massen-Dichte unserer anisotropen kosmischen Nachbarschaft genauer zu ermitteln.

Vergleich mit den Supernova-Ia-Daten

Die zitierte Feststellung von Riess et al. 2011, dass ihr gemessener Wert von H0 ebenfalls hochgradig inkonsistent ist mit den einfachsten Modellen inhomogener Materie, die zur Erklärung der scheinbaren Beschleunigung des Universums ohne 'dunkle Energie' aufgerufen sind ("measured H0 is also highly inconsistent with the simplest inhomogeneous matter models invoked to explain the apparent acceleration of the universe without dark energy"), beruht auf einem populären Trugschluss indem dabei der fiktive "Big-Bang" als sicheres Szenario von Anfang an einfach vorausgesetzt wird. Tatsächlich aber läßt sich diese Behauptung duch einen simplen Plot ihrer eigenen SNeIa 'gold'-Daten im universalen Rotverschiebungsbereich z > 0.1 leicht widerlegen (diese Widerlegung braucht nicht einmal irgendwelches eigenes astrophysikalisches Fachwissen, da ihre öffentlich verfügbaren und mit dem Nobelpreis ausgezeichneten zugrundeliegenden Daten zu Recht als unanfechtber gelten).

Zur Erklärung der Supernova-Ia-Daten[17][18] auf hinreichend großen universalen Skalen benötigt das Modell SUM keine 'dunkle Energie' und unterscheidet sich auch damit vom Lambda-CDM-Modell als dem Standardmodell der gegenwärtigen Kosmologie. Abweichungen im Bereich z < 0.1 werden hier auf einen lokalen Hubble-Kontrast zurückgeführt, wie er in entsprechender Größenordnung tatsächlich beobachtet wurde. Der universale SUM-Entfernungsmodul ergibt sich nach bewährter Vorgehensweise aus dem stationären Linienelement zu

[math] (m-M)_\mathrm{SUM} = 5 \log{[(1+z) \ln{(1+z)}} + 25+ 5 \log{(\tfrac{R_\mathrm{H}} {\mathrm{Mpc}})} [/math] ,

wobei die Magnitude m ein Maß für die scheinbare Helligkeit, und M einen geeignet zu wählenden Wert für die absolute Helligkeit beispielsweise von Supernovae Typ Ia (SNe-Ia) als Standardkerzen darstellt. Das MG12-Dokument Indication from the Supernovae Ia Data of a Stationary Background Universe[19] zeigt die unmittelbare Übereinstimmung des SUM-Entfernungsmoduls mit den Supernova-Daten für universale Rotverschiebungswerte z > 0.1 (erst oberhalb solcher, größenordnungsmäßig der Sloan Great Wall entsprechender Skalen kann das Universum als homogen und isotrop betrachtet werden). Darin geht aus einer Reihe systematisch aufeinanderfolgender Abbildungen auch hervor, warum zur Vermittlung zwischen den Voraussagen des erwarteten Einstein-de-Sitter-Modells und denjenigen der alten Steady-State-Theorie das Konzept einer die kosmologische Konstante repräsentierenden 'dunklen Energie' notwendig schien. Wird aber an den originalen Gravitationsgleichungen ohne kosmologische Konstante festgehalten, so hätten die SNe-Ia-Messungen das SUM-Linienelement offensichtlich bestätigt. Im Rahmen der entsprechenden Berechnungen ergibt sich aufgrund universaler Rotverschiebung und Zeitdilatation selbst bei unendlich vielen Sternen ein realistischer endlicher Wert für die Helligkeit des Nachthimmels, so dass das Olberssche Paradoxon auch ohne die Annahme eines Urknalls oder einer Expansion des Raums hier gelöst ist.

Alternative zum materiellen Beitrag der 'dunklen Energie'

Zusätzlich zu indirekt beobachteten oder durch Gravitationslinseneffekte gemessenen Inhomogenitäten sollte es im Rahmen von SUM einen annähernd homogen verteilten, optisch ebenfalls transparenten Beitrag einer dunklen Materie geben, der sich nicht durch solche Gravitationslinseneffekte nachweisen lässt. Dieser homogene Anteil, der im Lambda-CDM-Modell einer dunklen Energie zugeschrieben wird, könnte hier die Lücke schließen zwischen der insgesamt beobachteten Materie und der kritischen Dichte, die für ein flaches Modell ohne räumliche Krümmung notwendig ist. Gleichzeitig findet eine Expansion des Raums gemäß SUM nicht statt, so dass auch in dieser Beziehung wieder keine zusätzliche Energie für eine Beschleunigung erforderlich ist.

Es ist erwiesenermaßen eine falsche Feststellung in Riess et al. 2011 zu lesen "The measured [math]H_0[/math] is also highly inconsistent with the simplest inhomogeneous matter models invoked to explain the apparent acceleration of the universe without dark energy"} [20] (s. Fig. W3 instead).

Zusätzlich sei angemerkt, dass ... It may be remarked, that if dark matter was built in huge parts of thermalized neutrinos, then it might be possible to disprove the big-bang origin of the CMB directly by identifying these hDM particles emitting the CMB or by detecting any such photons within shielded cavities (today assumed to come from z > 1000). A preliminary assessment on base of relation (82) would yield about 10 locally emitted hDM photons a year within a 1000-m[math]^3[/math] tank (in rough order of magnitude; ideally such a 'surrounding detector' would have to be cooled below 2.7 K). The unavoidable thermal radiation emitted from any respective measuring device, however, will make a clear classifcation of single photons most likely difficult if not impossible in that frequency range.

Mikrowellenhintergrundstrahlung und eine 'dunkle Materie'

Fig. W4 - Die fettgedruckte durchgezogene schwarze Linie steht für das gesamte CMB-Spetrum so wiie es im Falle [math]\kappa[/math] = 2 tatsächlich beobachtet wird. Die fettgedruckte rote Linie zeigt am Beispiel einer lokalen Kugel vom Radius [math]\Delta r^*[/math] = 100 Mpc die Emission der hDM-Strahlung wie sie sich hier ergibt. Zusätzlich zeigen die dünnen durchgezogenen roten Linien die jeweiligen Anteile von innerhalb z = Z von unten nach oben mit Z = 0.1, 0.2, .. 1.0 in diesem Fall.

Im Rahmen von SUM wird die Hintergrundstrahlung (CMB) zum Teil als Wärmestrahlung der 'dunklen Materie' gedeutet. Dieses Konzept könnte zwei fundamentale Probleme zugleich lösen: (a) es gibt keine makroskopische Materieverteilung ohne Temperatur und Wärmestrahlung; und (b) eine stationäre Hintergrundstrahlung muss innerhalb des Universums entstanden sein. In einer zunächst rein mathematischen Ableitung ist es gelungen, aus rotverschobenen Strahlungsanteilen ein perfektes Planck-Spektrum ohne Urknall abzuleiten. Bei einer statistisch mittleren universalen Temperatur scheinen die Inhomogenitäten dieser kalten Wärmestrahlung die offensichtlich vorhandenen akustischen Oszillationen der gesamten Materie widerzuspiegeln, die sich über astronomische Zeiträume auch hier durch das Wechselspiel von Gravitation und Strahlungsdruck ausgebildet hätten. Die Chance einer alternativen Erklärung der CMB-Anisotropien im Rahmen von SUM springt beim Vergleich verschiedener Abbildungen, beispielsweise Figure 14-e von N. A. Sharp[21] mit Figure 7(b) von C. L. Bennett[22] oder mit Figure 5 von R. Piffaretti[23] nahezu ins Auge. Im Gegensatz zum Konzept eines ewigen unendlichen Universums selbst, scheint die vorläufige Erklärung des Planck-Spektrums im Rahmen von SUM mit Hilfe des Sunjajew-Seldowitsch-Effekts falsifizierbar. Dieser Effekt[24][25] sollte sich mit zunehmender Entfernung abschwächen und ab Rotverschiebungswerten z >[math]\,[/math]1 bis auf statistische Fluktuationen allmählich verschwinden. Bemerkenswerterweise enthalten die entsprechenden PLANCK-Kataloge [26][27] tatsächlich ganz überwiegend Beobachtungen bis etwa zu dieser Grenze.

Es ist jedenfalls nicht länger möglich, in der bloßen Existenz der CMB Hintergrundstrahlung einen sicheren Beweis für eine Big-Bang Entstehung des gesamten Universums zu sehen.

Der alternative Sunyaev-Zel'dovich Effekt

Fig. W5 - Die CMB-Anteile [math]\rho _Z^*[/math], die gemäß SUM von außerhalb der Grenze [math]z = Z[/math] kommen. Die durchgezogenen dünnen roten Linien zeigen dies von oben nach unten für [math]Z[/math] = 0.1, 0.2, .. 1.0.

Der nach Rashid Sunyaev und Yakov Zel’dovich benannte Effekt beschreibt eine in gewissen Frequenzbereichen leichte Abschwächung der Hintergrundstrahlung durch Galaxienhaufen. Anders als im Konkordanzmodell sollte sich dieser Effekt gemäß vorläufiger Erklärung im Rahmen von SUM mit zunehmender Entfernung abschwächen und bei Rotverschiebungswerten größer als Eins allmählich verschwinden. Bemerkenswerterweise enthält der entsprechende Katalog der PLANCK-2013-Ergebnisse tatsächlich nur Beobachtungen bis etwa zu dieser Grenze. Im Jahr 2015 wurde tatsäclich ein 'Sunyaev-Zel'dovich prediction cluster count mismatch' konstatiert.

Mit den Planck 2015 Daten und der Möglichkeit einer unvoreingenommenen neuen Statistik des Sunyaev-Zel'dovich Effekts gibt es nun eine reelle Chance, endgültig zu entscheiden, ob die CMB Hintergrundstrahlung einst tatsächlich nach einem 'Big Bang' entstanden ist oder eben nicht: ob sie also stattdessen umgekahrt vom 'dunkler' Materie innerhalb eines nicht-expandierenden Universums emittiert wird.

Fig. W6 - Der realistische SZ-Effekt zusammen mit einem Beispiel anderer CMB-Verzerrungen wie z.B. zurück-verschiebender Inhomogenitäten. -- Obere Abb. (a): Isotherme CMB-Fluktuationen der Ordnung [math]y[/math] ≈ 10^{-4} sind schwach rot gezeichnet, wohingegen die dünnen gebogenen blauen und grauen Linien Änderungen des lokalen SZ-Effekts zeigen. -- Untere Abb. (b): Diese hoch-bedeutsame Abbildung demonstriert ein resultierendes SZ-Signal als fettgedrucke rote Linie ([math]X_{\mathrm{back}}[/math][math]-5 \cdot 10^{-5}[/math]), wobei die gemäß SUM resultierende isolierte Fequenz-Verschiebung durch solch eine zufällige Hintergrund-Inhomogenität weitgehend aufgehoben wäre [kleinere Intensitäten könnten als kleinere Werte der Clustermassen (in y) interpretiert werden].

Andere Beobachtungstatsachen und offene Fragen

Zusätzlich zu den im Rahmen von SUM besonders einfach beschreibbaren kosmologischen Beobachtungstatsachen von universaler Rotverschiebung und den Supernova-Ia-Helligkeiten, die als zwei fundamentale Stützpfeiler der Urknall-Theorie gelten, scheinen auch weitere Sachverhalte – bisher allerdings vor allem ansatzweise – alternativ erklärbar.

  • Nukleosynthese – In einem nach Voraussetzung stationären Universum ist der jeweilige Anteil aller materiellen Komponenten dadurch bestimmt, dass diese im Einklang mit den Gesetzen der Quantenmechanik in originären Prozessen wiederhergestellt werden, und zwar im gleichen Verhältnis, wie sie zuvor in Gravitationszentren extremer Stärke verschwunden sind. Das Urknall-Modell benutzt an keiner Stelle, dass es außerhalb des dort ins Auge gefassten Bereichs extremer Temperaturen und Dichten nicht weitere solcher Ereignisse (multi bangs) geben könnte. Es kann auch nicht ausgeschlossen werden, dass die Freisetzung von Materie in Form von Jets – mitsamt anschließender Bildung von Plasma-Blasen – für eine ständige Wiederherstellung primordialer Kerne und ihrer Bestandteile sorgen.
  • Quasar-Verteilung (und ältere Galaxienformen in großen Entfernungen) – Seit in den 1960er Jahren festgestellt wurde, dass der Quasar 3C 273 kein naher Stern ist, sondern mit einer

Rotverschiebung von z = 0,158 im Bereich ferner Galaxien liegt, wurden in späteren Beobachtungen diese hellen sternartigen Gebilde in sehr viel größeren Entfernungen erkannt. Quasare wurden inzwischen bis zu einer Rotverschiebung von mindestens z = 7,1 entdeckt, woraus folgt, dass sich die nächsten von ihnen aus heutiger Sicht in kosmischer Nachbarschaft befinden. Selbst eine endgültige Beobachtung, dass sich solche Quasistellaren Objekte tatsächlich nur in überdurchschnittlichen Entfernungen befänden, wäre eine Selbstverständlichkeit, wenn die Evolution unseres 'lokalen' evolutionären Kosmos in einem Multi-Bang-Ereignis – verträglich mit SUM – ihren Anfang genommen hätte; aus dem gleichen Grund könnten auch die meisten der sehr weit entfernten Galaxien tatsächlich jünger aussehen. Demgegenüber scheint die gemessene Häufigkeitsverteilung von Quasaren derzeit auf sehr großen Skalen ab z > 2-3 durch Selbstselektionseffekte wie dem so genannten Malmquist-Bias zunächst reduziert und dann begrenzt zu sein, wobei alle Objekte unterhalb einer schwachen Helligkeitsgrenze unberücksichtigt bleiben.

Gravitationsgleichungen bedarf. Außer im Rahmen von SUM scheint eine Lösung nicht vorzuliegen. Hier aber tauchen solche und ähnliche Probleme der Konkordanzkosmologie gar nicht auf, oder sie erscheinen in einem anderen Licht.

  • Einschränkung des Entropiesatzes auf evolutionäre Prozesse – Bei gravitativen Neuentstehungsprozessen, möglicherweise in supermassereichen Objekten wie aktiven Galaxienkernen (AGNs),

Hypernovae oder Quellen von Gammablitzen, sollte die Entropie in lokalen Bereichen eines ewigen Universums zeitweilig abnehmen, damit sie insgesamt stationär bleiben kann. Dazu bedarf es einer Einschränkung des Gesetzes von der ständigen Zunahme der Entropie auf evolutionäre Prozesse, ohne dass dies einer von Lebewesen gemachten experimentellen Erfahrung jemals widersprechen könnte. Die Notwendigkeit einer vorübergehenden örtlich begrenzten Abnahme der Entropie ist unumgänglich für jedes stationäre Konzept überhaupt (ansonsten wäre ein lange diskutierter Wärmetod des Universums unvermeidlich). So unwahrscheinlich eine solche Einschränkung aber klingen mag, so ist sie physikalisch doch weniger unwahrscheinlich als eine Entstehung des gesamten Universums aus dem Nichts.

Zur Überwindung fundamentaler Fine-Tuning-Probleme der Urknall-Theorie, welche die Flachheit des Universums oder die Nicht-Existenz magnetischer Monopole oder dessen Horizont betreffen, wurde eine Phase kosmischer Inflation erdacht. Diese soll von einem skalaren Inflatonfeld getrieben worden sein, das allerdings niemals experimentell beobachtet worden ist. Auch die Tatsache der universalen Materie-Antimaterie-Asymmetrie ist im Rahmen der gegenwärtig vorherrschenden Kosmologie mit konkreter experimenteller Erfahrung nicht vereinbar. Ebenso wenig wäre gemäß der ursprünglichen Urknall-Theorie verständlich, dass es seit einer Entstehung aus dem Nichts überhaupt gleichbleibende Naturgesetze gibt, und nicht alles Geschehen bis heute nur vollkommen chaotisch abläuft. Irritierend ist auch die Berufung auf ein imperfektes Kosmologisches Prinzip, das aus der ansonsten universalen Symmetrie nur die Zeit willkürlich ausschließt. Das vielleicht größte aller Koinzidenz-Probleme besteht darin, dass die gewöhnlich als Alter des Universums bezeichnete Zeitspanne t0 ausgerechnet heutzutage näherungsweise mit dem Kehrwert der konventionellen Hubble-Konstante 1/H0 übereinstimmen soll. Das anthropische Prinzip betrifft gemäß SUM nicht das stationäre Universum selbst, sondern die möglichen evolutionären Kosmen darin. Durch die inzwischen erfolgte Erweiterung des Urknall-Konzepts – von ursprünglich einem einzigen Big Bang-Universum über zusätzliche Paralleluniversen bis hin zu einem nun wieder allumfassenden Multiversum – scheint sich die Kosmologie schließlich auf das SUM-Konzept mit seiner natürlichen Unterscheidung des stationären Universums von evolutionären Multi-Bang- bzw. lokalen Quasi-Bang-Kosmen hinzuentwickeln. Es ist im Zusammenhang mit vermeintlichem Alter und vermuteten Grenzen des Universums bemerkenswert, dass Vorstellungen darüber immer wieder erweitert wurden, seit Immanuel Kant in schon damals beobachtbaren Sternnebeln zum Teil ferne Milchstraßen erkannte.

Zur Vereinbarkeit von Relativitätstheorie und Quantenmechanik

In Geometrie und Erfahrung[29] hat Albert Einstein sechs Jahre nach Vollendung der allgemeinen Relativitätstheorie zwei mögliche Deutungen einander gegenübergestellt und dabei Poincarés Auffassung der nichteuklidischen Geometrie[30] grundsätzlich anerkannt ("Sub specie aeterni hat Poincaré mit dieser Auffassung nach meiner Meinung Recht"). Demzufolge ist es möglich, die nichteuklidische Geometrie der allgemeinen Relativitätstheorie nicht Raum und Zeit selbst, sondern gravitativ beeinflussten Maßstäben, Uhren und allen anderen realen physikalischen Objekten zuzuschreiben und ansonsten die euklidische Geometrie zur vollständigen Beschreibung des Naturgeschehens beizubehalten. Das gelingt mit Hilfe einer von Nathan Rosen formulierten bimetrischen Relativitätstheorie (bi-metric relativity)[31]. Eine solche Möglichkeit würde andererseits auch erklären, warum es bisher trotz großer Anstrengungen (Stringtheorie, Schleifenquantengravitation) nicht überzeugend gelungen scheint, die Raumzeit zu quantisieren und so die in herkömmlichem Sinne verstandene Relativitätstheorie grundsätzlich mit der Quantenmechanik in einer einheitlichen Theorie von Gravitation und Quantenmechanik zu vereinbaren. Gemäß SUM-Ansatz aber scheint eine Vereinheitlichung prinzipiell möglich, um künftig gültige Aussagen zu andernfalls bloßen mathematischen Singularitäten der allgemeinen Relativitätstheorie überhaupt machen zu können, oder wenigstens Fehldeutungen zu verhindern. Dies betrifft neben der Theorie schwarzer Löcher auch die Singularitätstheoreme von Hawking und Penrose, bei denen in Ermangelung einer konsistenten Theorie die tatsächliche Quantenstruktur der Materie bisher außer acht bleiben musste.

Numerische Hinweise auf die Existenz von 24 elementaren Spin-½ Torsionsteilchen

Obwohl mit dem Äquivalenzprinzip in seiner bisherigen Form unvereinbar, gibt es einen klaren Hinweis auf die Materialisation eines antisymmetrischen Windungstensors [math]T_{ikl}[/math]. Das Universum scheint demzufolge aus 24 Sorten von Spin-1/2 Partikeln zusammengesetzt, nämlich aus 6 Arten von Leptonen plus 3 Farben mal 6 Sorten Quarks. Dies entspricht gerade den 24 Komponenten eines Windungstensors, von denen 6 als 'zeitlich' plus 3*6 als 'räumlich' zu bezeichnen sind:

[math]T^i_{kl}[/math] = [math]T^0_{\alpha\beta}+T^\gamma_{\alpha\beta}[/math],

Schon vor langer Zeit haben Landau & Lifschitz gezeigt, dass die reale Existenz eines Windungstensors dem Einstein'schen Äquivalenzprinzip widrsprechen müsste, welches der geometrischen Interpretation seiner Gravitationsgleichungen zugrundeliegt. Demgegenüber scheitert der Versuch aus Sicht von SUM, di Physik auf Riemannsche Eigenschaften einer nicht-Euklidischen 'Raumzeit' zurückzuführen. Damit scheitert letztlich auch die gesamte Big-Bang-Kosmologie.

Im Hinblick auf ausgedehnte elementare Spin-1/2-Strukturen (die sich in den meisten Situationen identfizierbar als ganze verhalten) werden auch Heisenbergs Unchärferelationen verständlich, ganz im Unterschied zum Verhalten ansonsten bisher unrealistischerweise vorausgesetzter 'Punkt-Teilchen' wie z.B. Elektronen oder Protonen. Diese sind keine ausdehnungslosen 'Massen-Punkte' sondern natürlich aausgegdehnte deformierbare Strukturen mit Teilchen-Parametern in Form konstanter Integrale für u.a. Spin, Ladung, Ruhemasse. Insbesondere die quantenmechanische Tatsaache, dass Teilchen im allgemeinen keinen scharfen Impuls haben, ist angesichts relativer innerer Verschiebungen ledigkich eine natürliche Feststellung.

Das Torsionskonzept ist unabhängig von der Frage, ob solche Teilchen als materielle Objekte im Vakuum existieren oder in Form von Wirbelstrukture in einem kontinuierlich ausgedehnten Medium. Die Natur kann beide Aspekte zeigen (wie bei Spiralnebeln in einem Hintergrund dunkler Materie). Die folgende Möglichkeit scheint evident:
– Elementarteilchen sind Wirbelstrukturen.
– Aufgrund des Drehimpulserhaltungssatzes sind die winzig ausgedehnten freien Wirbelstrukturen teilweise über astronomische Zeiträume beständig.
– Wirbelstrukturen unterliegen Entstehungs- und Vergehungsprozessen.
– In Übergangsphasen verlieren Wirbelstrukturen ihre Identität.
– Wirbelstrukturen lassen sich in einer Hinsicht näherungsweise beschreiben als Teilchen.
– Wirbelstrukturen lassen sich in anderer Hinsicht näherungsweise beschreiben als Wellen.
– In Wirbelstrukturen sind detaillierte Geschwindigkeiten ihrer Bestandteile und die statistischen Geschwindigkeiten der jeweiligen Schwerpunktbewegung gleichzeitig realisiert, woraus sich ganz natürlich Unschärfebeziehungen ergeben.
Demnach scheinen die Elementarteilchen, aus denen das gesamte Universum aufgebaut ist, wesentlich verschieden von jenen ewigen festen 'Atomen' der bahnbrechenden antiken Philosophen Leukipp und Demokrit. Nachdem klar ist, dass Torsionspartikel nur um den Preis unvermeidlicher Unschärfen als audehnungslose Punktteilchen behandelt werden dürfen, muss eine vollständige relativistische Mechanik zukünftig eine konsistente Formulierung der Quantenmechanik enthalten. Eine geeignete Basis dafür bietet Rosens 'bi-metrische' Formulierung der Relativitätstheorie, nachdem sie nun in das (ausgezeichnete) universale Bezugssystem eingebunden ist.

Historisches, SUM-Vorläufer, verschiedene verwandte Ansätze

Es ist ganz unmöglich, Kosmologie zu betreiben ohne geeignete Prinzipien, welche - neben der unverzichtberen Verträglichkeit mit eindeutigen Beobachtungstatsachen - die Kriterien von Einfachheit, Angemessenheit und Klarheit zu erfüllen haben. Ohne solche Kriterien wäre gemäß Allgemeiner Relativitätstheorie aufgrund legitimer Koordinatentransformaionen heute nicht einmal mehr die kopernikanische Entscheidung zwischen einem heliozentrischen und einem geozentrischen Planetensystem eindeutig möglich.

Albert Einstein ist bei seiner Begründung der relativistischen Kosmologie[32] von der Voraussetzung eines ewigen Universums ausgegangen. Dieser Versuch ist daran gescheitert, dass er eine rein statische Lösung gesucht hat, deren Linienelement – im Unterschied zu dem Linienelement Friedmanns wie auch zu demjenigen des stationären Ansatzes SUM – eine Zeitkoordinate in den entsprechenden Gravitationspotentialen gik nicht enthält. Dies galt auch für die ursprüngliche Form des De-Sitter-Modells, die sich aber durch bloße Koordinatentransformation in das Linienelement der späteren Steady-State-Theorie überführen ließ.

  • Steady-State-Theorie: Unter dem Namen Steady-State-Theorie, die eine beständige Expansion beschreiben sollte, wurde im Jahr 1948 ein später (in unterschiedlichen Versionen) an Beobachtungstatsachen gescheitertes Modell des Universums präsentiert, das nach Auffassung seiner Autoren aufgrund ständiger Schöpfung aus dem Nichts als von gleichbleibender Materiedichte erfüllt anzusehen war. Erst in jüngster Zeit wurde bekannt, dass bereits Einstein das Konzept dieser Theorie im wesentlichen vorweggenommen und verworfen hat. Im Unterschied zu SUM wird hier eine ständige Schöpfung aus dem Nichts beschrieben, wobei sich ein von Fred Hoyle eingeführtes C-Feld als Vorläufer des Skalarfeldes des heutigen Inflationsmodells verstehen lässt. Die Rotverschiebungswerte jeweiliger Galaxien ergeben sich in der Steady-State-Theorie nicht statistisch konstant, sondern würden entsprechend den zitierten Titeln jener Arbeiten (mit ausdrücklichem Bezug auf ein expandierendes Universum) ständig zunehmen.
  • Coasting Cosmology: Ein Modell mit allgemeinerer als der oben angegebenen FLRW-Form des SUM-Linienelements – jedoch mit Skalenfaktor HT – wurde seinerzeit unter dem Aspekt einer gleitenden Expansion des Universums diskutiert[33], bevor 2011 (und später) ein

eng damit verwandtes Konzept noch einmal im Kontext der Urknall-Kosmologie behandelt wurde[34]. Beide unterscheiden sich grundsätzlich von SUM (die fundamentale Konsequenz gleichbleibender Rotverschiebungswerte von Quellen in gleichbleibenden universalen Entfernungen wurde nicht erwähnt).

  • Chaotic Inflation: Der Physiker Andrei Linde hat das Konzept einer chaotischen Inflation[35][36] entwickelt und dabei die theoretische Fixierung auf einen einzigen Urknall aus dem Nichts effektiv aufgehoben. Andererseits wird dort von Parallel-Universen gesprochen, wovon jedes mit eigener Inflation und gegebenenfalls eigenen Naturgesetzen entstanden sei. Zu den Grundvoraussetzungen von SUM – viele kosmische Bereiche in einem einzigen Universum mit überall gleichen Naturgesetzen – steht das in klarem Widerspruch. In diesem Zusammenhang (obwohl in völlig anderem mathematischen Kontext) ist auch der Begriff 'Stationary Universe Model'[37] erstmalig aufgetaucht.

Hinsichtlich eines ewig im Wandel befindlichen Universums hat es offenbar schon immer entsprechende Vorstellungen gegeben. Diese scheinen verwandt zum Kreislauf von Werden und Vergehen in östlichen Religionen. Nach Auffassung Epikurs existieren in einem unendlich großen Raum eine unendliche Anzahl von Welten. Darüber wurde von Lukrez in Über die Natur der Dinge berichtet. Gemäß Rhazes sollen – im Sinne zeitloser Naturgesetze – eine ewige Materie aus Atomen, eine absolute und ewige (im Unterschied zur 'geschaffenen' Welt aber relative) Zeit sowie ein absoluter und ewiger (im Unterschied zur 'geschaffenen' Welt aber relativer) Raum unveränderlich vorgegeben sein. Ähnliche Konzepte von Raum und Zeit finden sich später bei Newton. Nikolaus von Kues hat sich eine Vielheit von Welten in einem einzigen unbegrenzten Universum gedacht. Die im Sinne moderner Naturwissenschaft neubelebte Vorstellung eines ewigen unendlichen Universums aber existiert spätestens seit Thomas Digges. Sein Zeitgenosse Giordano Bruno verteidigte die Idee vieler Welten, wie insbesondere aus seiner Schrift Über die Unendlichkeit, das Universum und die Welten von 1584 hervorgeht (der Wortwahl dieses Titels entspricht auch die SUM-Unterscheidung von Universum und Kosmen). Er hatte dabei die Vorstellung, dass das ewige unendliche Universum von demselben göttlichen Puls durchwirkt sei. Sein Denken wurde von den genannten Vorgängern beeinflusst. Im Rahmen von SUM wurde nun gezeigt, dass sich entsprechende Konzepte nicht nur mit Einsteins Gleichungen vereinbaren lassen, sondern sich aus diesen zu ergeben scheinen. Einerseits wird zwar dieses neue Modell von der Mainstream-Kosmologie bisher kaum wahrgenommen, doch andererseits scheint das aktuelle Konkordanzmodell mit seiner teilweise hochspekulativen (durch keine experimentelle Erfahrung konkret begründeten, aber dort unverzichtbaren) Inflationsphase bei nicht wenigen Menschen auf zunehmende Skepsis zu stoßen.

Die Idee von SUM - als der einzigen diskutablen Alternative der originalen Gravitationsleichungen Einsteins ohne kosmologische Konstante - ist, dass keine univeralen Horizonte die physsikalische Realität beschränken dürfen. Außerhalb ihrer lokalen Anwendbarkeit erweisen sich alle Konzepte der Speziellen Relativitätsteorie im Rahmen der konventionell verstandenen Allgemeinen Relativitätsteorie als überinterpretiert. Deshalb braucht SUM eine wissenschaftliche Diskussion statt endloser Scheingefechte gegen längst überholte historische Versuche wie der alten SST. Kosmologische Theorien sind nicht dazu da, die Natur belehren zu wollen, sondern von ihr zu lernen und sie in Ehrfurcht und gebotener Bescheidenheit zu beschreiben.

Literatur

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  • Steven Weinberg, "Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity", Wiley, New York 1972, ISBN 0471925675.
  • Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge, and Jayant V. Narlikar, "A Different Approach to Cosmology", Cambridge University Press, 2000, ISBN 0-521-66223-0.
  • Collected Papers of Albert Einstein (CPAE) – Einstein Papers Project

Einzelnachweise

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  2. A. Einstein, "Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie", Ann. d. Phys. 49, 769-822 – (reprint Doc. 30 CPAE Vol. 6)
  3. P. Ostermann, "[http://arXiv.org/abs/physics/0211054 Ein stationäres Universum und die Grundlagen der Relativitätstheorie]", arXiv:physics/0211054, 2002/04
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  5. P. Ostermann, "[http://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789814374552_0219 Indication from the Supernovae Ia Data of a Stationary Background Universe]"; in: Damour Th., Jantzen R. T., & Ruffini R. (Eds.), Proc. MG12, W.Sci., 1373-1375, 2012; article PDF 2012
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Kategorie: Kosmologie (Physik) - DEUTSCH -- 22 Jun 2018 (CET)