Warum glauben die wissenschaftler, daß es einen urknall gegeben hat?

Seit dem Altertum diskutieren die Gelehrten Möglichkeiten, wie das Weltall entstanden sein kann (Bibelgeschichten, \"immerwährendes statisches Weltall\" usw.) Die Grundlage zum heutigen Weltbild legte Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (1915). Sie erlaubt als Lösungen nur ein Weltall, das sich ausdehnt oder zusammenzieht. Dies entsprach in keinster Weise dem damaligen \"Weltbild\", so daß sich Einstein entschloss, einen zusätzlichen Term, die so genannte \"kosmologische Konstante\", in seine Gleichungen aufzunehmen, damit die Allgemeine Relativitätstheorie auch ein \"ewiges\" stationäres Weltall als Lösung zulässt. Später bezeichnete Einstein die Einführung der kosmologischen Konstante als \"größten Fehler seines Lebens\".

In den zwanziger Jahren entdeckte Edwin Hubble, daß die Galaxien weitentfernte Sternsysteme sind, die sich alle voneinander entfernen (wie Bombensplitter nach einer Explosion), d.h. das Weltall dehnt sich aus. Logischerweise müsste es früher kleiner und dichter gewesen sein. Je nach den zugrunde gelegten Daten ergibt sich ein Alter des Weltalls von 9-20 Milliarden Jahren.

Wenn das Weltall zu Beginn extrem klein und dicht war, muss es auch extrem heiß gewesen sein. Die Wissenschaftler können die Dichte und Temperatur des Weltalls zurückrechnen bis fast zu Beginn der \"Explosion\". Aus diesen Berechnungen ergeben sich eine Reihe von Konsequenzen, die überprüft werden können:

Wie im Inneren der Sterne müssen sich in der heißen Frühphase chemische Elemente gebildet haben. Die Urknalltheorie sagt ein ganz bestimmtes Verhältnis der Häufigkeiten von Wasserstoff, Helium, Deuterium, Lithium usw. voraus. Genau dieses Verhältnis findet man noch heute in entfernten Molekülwolken, die sich seit der Frühzeit chemisch nicht verändert haben.

Das \"Nachleuchten\" des \"Urknall-Lichtblitzes\" sieht man heute als \"Drei-Kelvin-Strahlung\", auch \"kosmische Hintergrundstrahlung\" genannt. Diese Strahlung kommt aus allen Richtungen gleichmäßig, ihre Existenz lässt sich nur durch die Annahme eines \"Urknalls\" logisch erklären.

Diese Strahlung wurde 1964 von 2 Laien entdeckt (Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson), sie untersuchten ein ungewöhnliches Rauschen bei neuen empfindlichen Radioantennen. Sie dachten erst das die Antenne beschädigt sei doch nach mehreren versuchen kamen sie auf den Schluss, dass das Rauschen die Hintergrundstrahlung sein muss die von George Gamow, Ralph Alpher und Robert Hermann als Folge eines Urknalls vorhergesagt wurde.



Weil das Licht eine gewisse Zeit braucht, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen, sehen Astronomen heute weit entfernte Objekte so, wie sie vor Milliarden von Jahren ausgesehen haben. Wegen der endlichen Lichtgeschwindigkeit können die Astronomen \"in die Geschichte des Weltalls zurückschauen\". Man sieht deutlich, wie sich Galaxien in den letzten 10 Milliarden Jahren aus unregelmäßigen Wolken gebildet haben. Mit anderen Worten: Das Weltall hat sich in den letzten 10 Milliarden Jahren weiterentwickelt und sah nicht schon immer so aus.

Mit verschiedenen Methoden bestimmten die Wissenschaftler das Alter von astronomischen Objekten (Erde, Sonne, Sterne, Kugelsternhaufen usw.) Obwohl die Altersbestimmung eine komplizierte Aufgabe ist und noch Unsicherheiten denkbar sind, zeigt sich, daß die ältesten Objekte nicht älter als 16 Milliarden Jahre sind (wahrscheinlich sogar nur etwa 12 Milliarden Jahre). Das Weltall ist nicht wesentlich älter als 16 Milliarden Jahre.



Natürlich existieren noch weitere Beobachtungshinweise auf einen \"Urknall\", deren Erläuterung jedoch den hiesigen Rahmen sprengen würde.



Es gibt unzählige Alternativvorschläge zur Urknalltheorie (Steady-State, Hoyle-Vorschläge usw.), die z. T. mit viel Witz einige der o. g. Beobachtungen zu erklären versuchen. Sie haben wesentlich dazu beigetragen, daß der \"Urknall\" als Theorie heute allgemein anerkannt ist, denn allen Alternativvorschlägen war gemeinsam, daß ihre \"Nebenwirkungen\", d. h. die sich daraus ergebenden Konsequenzen, im Widerspruch zu den Beobachtungen stehen. Dies sieht man besonders deutlich an alternativen Erklärungsversuchen der \"Drei-Kelvin-Strahlung\". Noch nicht vollständig geklärt ist der Ablauf der ersten Millionstel Sekunde nach dem Urknall. Insbesondere die ersten 10^-30 Sekunden sind Gegenstand intensiver Forschung. Hauptschwierigkeit ist, daß das Verhalten der Stoffe unter solch extremen Bedingungen, wie sie kurz nach dem Urknall geherrscht haben müssten, erst teilweise (in den großen Teilchenbeschleunigern) untersucht worden ist. Dies ändert jedoch nichts daran, daß die Entwicklung des Weltalls bis zu einer Millionstel Sekunde nach dem Urknall zurückverfolgt werden kann.