Martin Rees Vor dem Anfang Eine Geschichte des Universums

Transkript

1 Martin Rees Vor dem Anfang Eine Geschichte des Universums Mit einem Geleitwort von Stephen Hawking Aus dem Englischen von Anita Ehlers S.Fischer

2 Geleitwort 11 Einleitung 13 Die kosmische Perspektive 13; Kosmos und Mikroweit 14; Das Multiversum 15 1 Von den Atomen zum Leben: Galaktische Ökologie 21 Die Sonne und ihr Stoffwechsel 22; Andere Sterne 25; Plötzliche Todesfälle 26; Kosmische Alchemie 27; Ein wenig Geschichte 30; Die Ökologie des Milchstraßensystems 34; Gibt es andere Planeten? 37; Gibt es Leben auf anderen Planeten? 40; Warum intelligentes Leben selten sein könnte 41; Die Überwindung kultureller Schranken im Kosmos 42; Ein kosmischer Zufall 45 2 Die kosmische Szenerie: Der Horizont weitet sich 49 Die Hierarchie kosmischer Strukturen: Von Sternen zu Superhaufen 51; Ist das Universum»fraktal«? 52; Das expandierende Weltall 53; Gibt es müdes Licht? 56; Gibt es im Universum eine Entwicklung? 58; Der aussichtslose Kampf für die Steady-State-Theorie 59; Quasare damals und heute 65; Quasare und»neue Physik«67; Als die Galaxien noch jung waren 70

3 3 Vorgalaktische Geschichte: Erdrückendes Beweismaterial 73 Das Nachglühen des kosmischen Feuerballs 73; Auf dem Weg zu COBE 77; Das Heliumproblem 79; Gab es einen»heißen«urknall? 84 4 Die Macht der Schwerkraft 89 Von Newton zu Einstein 89; Einsteins Vision 92; Starke Schwerefelder 97; Pulsare 98; Neutronensterne 101; Röntgenstrahlung von Neutronensternen 104; Die Überprüfung der Einsteinschen Theorie 107; Pulsare mit Planeten 108; Der Anstoß für die Technik Schwarze Löcher: Tore zu einer neuen Physik 111 Einige Gedanken vorweg 111; Schwarze Löcher aus Sicht der Einsteinschen Theorie 112; Am Rande eines Schwarzen Lochs 115; Sind Schwarze Löcher tote Sterne? 116; Die Entdeckung Schwarzer Löcher durch ihre Röntgenstrahlung 117; Die größten Schwarzen Löcher 119; Das mathematische Bild: Singuläre Geheimnisse im Inneren Schwarzer Löcher 122; Hatte Einstein recht mit seiner Gravitationstheorie? 125; Kohärenter und inkohärenter Fortschritt 127; Epilog: Chandrasekhar Sichtbares und Unsichtbares: Galaxien und dunkle Materie 133 Unsere Galaxis und andere Galaxien 134; Der Zoo der Galaxien 135; Die Suche nach der dunklen Materie 137; Was könnte die dunkle Materie sein? 140; Die Suche nach Gravitationslinsen 142; Sind Überbleibsel des Feuerballs heute dunkle Materie? 144; Oder werden wir an der Nase herumgeführt? 147; Die Kandidatenliste wird kürzer 149

4 7 Von ersten kleinen»störungen«zu kosmischen Strukturen 151 Die Hardware 151; Drei Probleme mit Galaxien 154; Die Keime von Galaxien 156; Universen im Computer 157; Enthält die Welt»kalte«oder»heiße«dunkle Materie? 159; Was für kalte dunkle Materie spricht 161; Die größten Strukturen: Eine neue kosmische Zahl 163; Die Unregelmäßigkeiten der Hintergrundstrahlung 164; COBE und die Zeit danach 165; Das Bild vervollständigt sich 167; Die Beschaffenheit anderer Universen 168; Fortschritt und Ausblick Omega und Lambda 172 Wie groß ist die mittlere Dichte? 172; Große Attraktoren 174; Kosmische Verlangsamung 176; Ist unser Universum älter als seine ältesten Sterne? 179; Kosmische Entfernungen und die Hubble-Zeit 181; Was Helium und Deuterium über»omega«aussagen 184; Ist das Universum»flach«? 185; Kosmische Abstoßung und»lambda«188; Was liegt hinter unserem jetzigen Horizont? Zurück an den Anfang 193 Drei kosmische Zahlen 195; Zurück zur ersten Mikrosekunde 196; Warum Materie und nicht Antimaterie? 200; Schwerkraft und Vereinheitlichung 204; Kosmische Geschichte, Teile 1, 2 und 3 207; Was wäre mit einer einzigen umfassenden»endgültigen«theorie gewonnen? 209 N1EDERS. STAATS- U.UN1V.- BIBLIOTHEK GÖTTINGEN

5 10 Die»Inflation«und das Multiversum 212 Die Probleme mit der»flachheit«und dem»horizont«212; Eine frühe Phase»inflationärer«Beschleunigung 215; Die Fluktuationen: Wie groß ist Q? 218; Der Stand der Inflationstheorie 219; Auf dem Weg zu anderen Universen Exotische Überreste und fehlende Zwischenglieder 224 Hawking-Strahlung: Ein vereinheitlichender Gedanke 228; Minilöcher 229; Verdampfen Schwarze Löcher? 232; Magnetische Monopole 234; Strings Auf dem Weg zur Unendlichkeit: Die ferne Zukunft 243 Die nächsten 100 Milliarden Jahre 243; Kommt der Countdown zum Big Crunchl 246; Unendliche Expansion 248; Atome sind nicht für die Ewigkeit gebaut 249; Kann»Leben«überleben? 251; Gibt es»subjektive Ewigkeit«vor dem Big Crunchl 254; Mit dem Zeitraffer in die Zukunft 256; Irdische und kosmische Gefahren 257; Eine verfrühte Apokalypse? Die Zeit in anderen Universen 264 Hat die Zeit eine Richtung? 267; Entropie und Unumkehrbarkeit 268; Die thermischen Eigenheiten der Schwerkraft 270;»Das große Fressen«272; Langsame und schnelle Zeit 274; Zeitumkehr und Zeitschleifen 275; Fluktuationen, ewige Wiederkehr und Verdopplung 279

6 14»Zufälle«und die Ökologie der Universen 281 Wie konstant sind die Naturkonstanten? 281; Veränderliche Kräfte? 282; Große Zahlen und schwache Schwerkraft 286; Dickes Antwort auf Dirac 287; Eine Schlußfolgerung nach der Art von Pastor Bayes 289; Sind die physikalischen Konstanten auf das Leben»abgestimmt«? 291; Ist unser Universum ein»besonderes«universum? 293; Die Schwerkraft: Je kleiner, desto besser 295; Wie viele Dimensionen gibt es? 298; Gibt es ein System von Universen? »Anthropisches Denken - mit und ohne Prinzip 301 Der Beobachter des Kosmos als ein Teil des Kosmos 305; Eine anthropische Auswahl an Universen 308; Gibt es ein Multiversum? 310; Smolins Spekulation 312; Die Einordnung anthropischer Überlegungen 315; Geltungsbereich und Grenzen einer»endgültigen Theorie«317; Unser Universum und andere 321 Anmerkungen 323 Danksagungen 344 Eine Auswahl weiterführender Literatur 345 Namen-und Sachregister 347