Kosmologie das Universum und mein Dialog mit der KI! E-Book

Burkhard Tomm-Bub, M. A.

• Herausgeber: BoD - Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 81

Veröffentlichungsjahr: 2025

Beschreibung

Aus dem Inhalt: Schicksal des Universums, Einsame Galaxien plus SF-Storys, Himmelskörper und extreme Temperaturen, Strahlendes Universum, SF-Witze, Ungewöhnliches, Literatur. Da ich angenehme, wohlwollende und informative Dialoge schätze, habe ich mich diesmal mit der KI ChatGPT über Kosmologie unterhalten. Die Illustrationen erfolgten unter Assistenz der KI NightCafe. Vielen Dank! Ich wünsche allen Leser:innen eine erkenntnisreiche und anregende Lektüre. MfG Burkhard Tomm-Bub, M. A.

Leseprobe

INHALT

KOSMOLOGIE I:

Schicksal des Universums

KOSMOLOGIE II:

Einsame Galaxien plus SF-Storys

KOSMOLOGIE III:

Himmelskörper und extreme Temperaturen

KOSMOLOGIE IV:

Strahlendes Universum

KOSMOLOGIE V:

SF-Witze, Ungewöhnliches, Literatur

Über den Autor:

Impressum

Von Burkhard Tomm-Bub, M. A, in Kooperation mit den KI ChatGPT und NightCafe (Bildergrundlagen)

#KOSMOLOGIE I

Eine kleine kosmologische Plauderei mit der KI Co-Pilot.

Du:

Ich bin auf dem Gebiet Laie, hätte aber eine Frage aus dem Bereich der Kosmologie.

ChatGPT:

Klar, frag einfach! Ich erkläre es so verständlich wie möglich.

Du:

Ich muss etwas ausholen.

ChatGPT:

Nur zu, ich höre gespannt zu!

Du:

Soweit ich weiß, geht die Wissenschaft heute von einem expandierenden Universum aus.

ChatGPT:

Genau, das stimmt! Seit Edwin Hubble in den 1920er Jahren entdeckt hat, dass sich die Galaxien voneinander entfernen, wissen wir, dass das Universum expandiert. Die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung in den 1960ern hat diese Theorie weiter gestützt. Heute gehen wir davon aus, dass die Expansion sich durch die sogenannte Dunkle Energie sogar beschleunigt. Worauf möchtest du hinaus?

Du:

Das bedeutet, dass sich alle Materie voneinander entfernt -und zwar mit zunehmender Geschwindigkeit.

Die Lichtgeschwindigkeit ist die höchstmögliche Geschwindigkeit. Und falls ich Einstein richtig verstanden habe, nimmt die Masse von Materie zu, je mehr sie in ihrer Geschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit näher kommt.

Erreicht sie schließlich die Lichtgeschwindigkeit, wird ihre Masse unendlich groß.

Je mehr Masse Materie hat, desto größer ist auch die Gravitation, die Kraft also die Materie sich gegenseitig anziehen lässt. Ist das alles soweit richtig?

ChatGPT:

Ja, das hast du sehr gut zusammengefasst! Ich fasse es noch einmal kurz zusammen:

Das Universum expandiert, und die Expansion beschleunigt sich.

Die Lichtgeschwindigkeit ist die höchste Geschwindigkeit für Teilchen mit Ruhemasse.

Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie wächst die relativistische Masse eines Objekts, je näher es der

Lichtgeschwindigkeit kommt. Eine unendliche Masse bei

Lichtgeschwindigkeit würde unendliche Energie erfordern – deshalb kann kein massives Objekt diese Geschwindigkeit erreichen. Masse erzeugt Gravitation, die Materie anzieht.

Bis hierhin ist alles korrekt. Ich habe den Eindruck, du willst auf einen Widerspruch hinaus – oder hast eine weiterführende Frage?

Du:

Ich wollte ursprünglich nicht wirklich auf einen Widerspruch hinaus ...

Obwohl sich in der Zusammenfassung von Dir sich nun einer zu ergeben scheint.

Du sagst, kein Objekt könne die Lichtgeschwindigkeit je wirklich erreichen - weil dazu unendliche Energie nötig wäre. Zugleich ist aber gesetzt, dass das Universum sich mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt. Zeit ist unendlich vorhanden.

Ist es dann nicht doch möglich, das die Materie am äußeren Rand der Ausdehnung irgendwann Lichtgeschwindigkeit erreicht? Oder dem zumindest sehr, sehr nahe kommt?

Und dann nach und nach alle Materie?

ChatGPT:

Das ist eine richtig gute Frage! Und du hast da ein interessantes Paradox erkannt. Ich kläre das mal Schritt für Schritt auf:

1. Kosmologische Expansion vs. Lokale Bewegung Es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen der Expansion des Universums und der Bewegung von Objekten innerhalb des Universums.

Die Expansion des Universums ist nicht einfach eine Bewegung von Galaxien durch den Raum, sondern eine Ausdehnung des Raumes selbst. Das bedeutet, dass sich Galaxien nicht durch eine Bewegung aufeinander zu oder voneinander weg bewegen, sondern dass der Raum zwischen ihnen wächst.

Innerhalb des Raumes gelten nach wie vor die Gesetze der speziellen Relativitätstheorie – also kein massives Objekt kann sich durch den Raum mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

2. Kann die Expansion Objekte auf Lichtgeschwindigkeit bringen? Ja und nein!

Ja: Wenn eine Galaxie weit genug von uns entfernt ist, dann kann die Expansion des Universums bewirken, dass sich der Raum zwischen ihr und uns so schnell ausdehnt, dass die rezessive Geschwindigkeit (die Geschwindigkeit, mit der sie sich durch die Expansion entfernt) tatsächlich größer als die Lichtgeschwindigkeit wird. Das passiert schon heute mit extrem weit entfernten Galaxien! Nein: Diese Galaxien bewegen sich aber nicht durch den Raum mit Überlichtgeschwindigkeit – sondern der Raum selbst dehnt sich schneller aus, als das Licht diese Distanz überbrücken könnte.

3. Was bedeutet das für Materie allgemein?

Die Materie selbst wird nicht zu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, weil sie sich nicht selbst bewegt – der Raum um sie herum wächst. Galaxien, die sich heute mit Überlichtgeschwindigkeit entfernen, sind für uns hinter einem kosmischen Horizont: Ihr Licht wird uns nie erreichen, weil der Raum zu schnell expandiert.

Fazit

Materie kann durch die Expansion des Universums nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, aber der Abstand zwischen extrem weit entfernten Galaxien kann durch die Raumexpansion schneller als das Licht wachsen. Das führt dazu, dass sie für uns irgendwann aus dem beobachtbaren Universum verschwinden.

Hat das deine Frage beantwortet?

Du:

Ich hatte sie noch gar nicht explizit gestellt.

Aber indirekt wahrscheinlich schon. Nehme ich an.

Ich wollte darauf hinaus, dass alle Materie nach und nach auf Lichtgeschwindigkeit (oder sehr, sehr nahe dran) beschleunigt wird.

Und dann eine (nahezu) unendliche Masse bekommt. Was dann dazu führt, dass (nahezu) unendlich starke Gravitation herrscht, überall - was dann zu interessanten Effekten führen könnte hinsichtlich des Universums.

ChatGPT:

Ah, ich verstehe! Du stellst also die Frage, ob die immer schneller werdende Expansion des Universums dazu führen könnte, dass irgendwann überall so viel Masse vorhanden ist (wegen der relativistischen Massenzunahme), dass eine gigantische Gravitation entsteht – möglicherweise mit interessanten kosmologischen Konsequenzen. Spannender Gedanke! Warum passiert das (vermutlich) nicht? Materie bewegt sich nicht selbst mit Lichtgeschwindigkeit Die Materie selbst beschleunigt sich nicht durch den Raum – der Raum dehnt sich aus. Das bedeutet, dass ihre eigene Geschwindigkeit relativ zum lokalen Raum nicht zunimmt. Also nimmt auch ihre relativistische Masse nicht zu.

Die Expansion verdünnt Materie statt sie zu konzentrieren Wenn das Universum expandiert, werden Galaxien weiter auseinandergezogen. Das bedeutet, dass die Dichte der Materie abnimmt, weil die Abstände zwischen den Massen größer werden.

Gravitation wird schwächer, nicht stärker.

Dunkle Energie beschleunigt die Expansion, aber ohne Massezunahme

Die beobachtete beschleunigte Expansion wird durch die sogenannte Dunkle Energie angetrieben. Diese wirkt nicht wie eine

"klassische" Kraft, sondern eher wie eine Art abstoßender Effekt, der den Raum immer schneller auseinanderzieht. Sie hat aber nichts mit einer Massenzunahme von Objekten zu tun.

Gibt es ein kosmologisches Ende, das zu deinem Gedanken passt? Es gibt eine Hypothese namens Big Rip:

Wenn die Dunkle Energie in Zukunft immer stärker wird, könnte sie irgendwann nicht nur Galaxien voneinander trennen, sondern auch Sterne, Planeten und sogar Atome auseinanderreißen.

In diesem Szenario würde das Universum in einem endlosen Auseinanderdriften "zerreißen".

Aber eine Massenzunahme durch die Expansion, die das Universum wieder zusammenzieht, ist eher nicht zu erwarten. Falls du aber eine alternative Hypothese daraus entwickeln willst – sehr coole Idee!

Du:

Danke!

Darüber muss ich erst nachdenken.

ChatGPT:

Sehr gerne! Das sind faszinierende Gedanken, und es lohnt sich, darüber nachzudenken. Falls du später noch Fragen oder neue Ideen dazu hast, immer her damit!

...

Du:

Ja, nun habe ich noch eine Anschlussfrage.

Wenn es heißt, die Ausdehnung des Raumes führe beschleunigend zu einer Entfernung der Galaxien voneinander weg. Und das habe nichts mit klassischer Beschleunigung zu tun, sondern der Raum selber dehne sich aus - dann hieße das doch, dass dies eine Art universeller Kraft ist. Oder ein universeller Effekt.

Wenn das aber so ist: müsste sich dann nicht ALLE Materie voneinander entfernen? Moleküle, Atome bis hinunter zu Quarks?

ChatGPT:

Wieder eine sehr kluge Frage! Und ja, intuitiv könnte man denken, dass sich dann wirklich alles ausdehnen müsste – bis hin zu Atomen und Quarks. Aber genau das passiert nicht. Warum?

1. Expansion wirkt nur auf sehr großen Skalen

Die Expansion des Universums ist ein kosmologischer Effekt, der nur über extrem große Distanzen messbar ist. Der Grund: Die Expansion des Raumes ist sehr schwach im Vergleich zu den Kräften, die auf kleineren Skalen wirken.

2. Warum bleiben Atome, Planeten und Galaxien stabil? In kleineren Strukturen gibt es andere, viel stärkere Kräfte, die die Expansion aufhalten:

Elektromagnetische Kraft: Sie hält Atome und Moleküle zusammen.

Starke Kernkraft: Sie hält Protonen und Neutronen in Atomkernen zusammen.

Gravitation: Sie hält Sterne, Planeten und ganze Galaxien zusammen.

Diese Kräfte sind viel stärker als die Expansion des Raumes.

Deshalb dehnt sich die Erde nicht aus, dein Körper bleibt stabil, und auch Atome und Quarks bewegen sich nicht weiter auseinander.

3. Wo wirkt die Expansion dann?

Die Expansion dominiert nur dort, wo keine anderen Kräfte sie übertrumpfen – also im intergalaktischen Raum, wo Galaxien weit genug voneinander entfernt sind, dass Gravitation sie nicht mehr zusammenhalten kann.

4. Aber könnte sich die Expansion irgendwann auf kleine Strukturen auswirken?

Ja, wenn die Dunkle Energie in Zukunft stärker wird (ein Szenario namens Big Rip), dann könnte sie irgendwann sogar Atome auseinanderreißen. Aber nach aktuellem Wissen passiert das nicht.

Fazit

Die Expansion ist eine universelle Eigenschaft des Raumes, aber sie wird auf kleinen Skalen von anderen Kräften "überschrieben".

Erst im intergalaktischen Raum wird sie wirklich sichtbar.

Mega gute Frage! Hast du noch einen Gedanken dazu?

Du:

Danke! Im Moment nicht!

ChatGPT:

Sehr gerne! Hat Spaß gemacht, mit dir über diese spannenden Fragen nachzudenken. Falls dir später noch was einfällt – immer her damit!

#KOSMOLOGIE II (plus SF-Storys)

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Guten Tag. Ich weiß nicht, ob Du Dich noch an unseren Dialog kürzlich über Kosmologie erinnerst. Daran wollte ich anknüpfen.

Gegen Ende erklärtest Du mir, dass es eine Theorie des "Big Rip" gäbe - die aber vermutlich in dieser Form nicht eintreffen werde.

Zwar würde sich der Raum an sich mit wachsender Geschwindigkeit ausdehnen, dies beträfe aber nur die Ebene von Galaxien, die sich voneinander "fortbewegen". "Fortbewegen" ist nicht richtig formuliert, aber Du weißt wie ich es meine, denke ich.

Dieses "voneinander Fortbewegen" (durch die beschleunigte Ausdehnung des Raumes zwischen ihnen) könne schließlich sogar schneller sein als die Lichtgeschwindigkeit. Ist das soweit richtig? .

ChatGPT: