AstroGeo Podcast: Expandierende Erde – große Zahlen und kleine Schwerkraft
Im Jahr 1937 hatte Paul Dirac eigentlich so alles erreicht, was man als theoretischer Physiker erreichen konnte: Der Brite hatte die Quantenphysik mit begründet und sie mit Einsteins Spezieller Relativitätstheorie vereint. Fast aus Versehen hatte er erstmals eine neue Form von Materie beschrieben, die wir heute als Antimaterie kennen. Paul Dirac hatte nicht nur eine Professur an der angesehen Universität von Cambridge bekommen, sondern bekam auch im Alter von nur 31 Jahren den Nobelpreis für Physik zugesprochen. Doch nun wandte sich Dirac größeren Dingen zu: der Kosmologie.
Paul Dirac entwarf die „Large Numbers Hypothesis“, die Hypothese der großen Zahlen. Seine Vermutung besagte, dass das Verhältnis der Zahlenwerte von Naturkonstanten sich merkwürdigerweise immer wieder eine ziemlich große Zahl ergibt, nämlich zehn hoch 39. Was für die Meisten ein nicht besonders seltsamer Zufall sein mag, hatte für Dirac tiefere Bedeutung: Er schloss daraus, dass die Naturgesetze im Universum nicht immer und überall gleich waren – und dass die Naturkonstanten entgegen ihrem Namen nicht konstant, sondern variabel seien.
Dabei hatte es Dirac vor allem auf eine Naturkonstante abgesehen: die Gravitationskonstante. Diese sei vor Jahrmilliarden viel größer gewesen. Und das würde bedeuten: Was wir als Schwerkraft kennen, nimmt mit zunehmendem Alter des Universums ab.
Während Paul Diracs Ausflug in die Kosmologie – oder in die Zahlenmystik – von seinen Kolleginnen und Kollegen größtenteils ignoriert wurde, gab es einen deutschen Physiker, der die Hypothese der Großen Zahlen ernst nahm: Pascual Jordan beschäftigte sich vor allem damit, welche messbaren Auswirkungen so eine geringer werdende Schwerkraft auf unsere Erde haben könnte. Demnach sollte mit einer abnehmenden Gravitationskonstante unsere Erde selbst expandieren.
In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte hinter der sogenannten Expansionstheorie – und damit ist nicht das Universum selbst gemeint!
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Quellen
- Fachartikel: The Cosmological Constants (1937)
- Fachartikel: Pascual Jordan, Varying Gravity, and the Expanding Earth (2015)
- Fachartikel: Accuracy of the International Terrestrial Reference Frame origin and Earth expansion (2011)
- Buch: Helge Kragh – Higher Speculations (2015)
- Buch: Helge Kragh – Dirac: A Scientific Biography (1990)
- Buch: Graham Farmelo – The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius (2009)
- Vortrag von Paul Dirac: Does the Gravitational Constant Vary? (1979)
Episodenbild: ChatGPT / F. Konitzer
Grundsatzfrage: Was sehe ich?
Mit den Werkzeugen im Universum kann ich mir alles im Universum erklären, doch nicht das Universum selbst: Es mag aus dem Nichts entstanden sein, doch ich weiß nicht, wo Konzepte wie Nichts und Sein entstehen, wieso das Nichts als Potenzial für unendlich viel Sein dienen kann, Ursache und Wirkung, die Kausalketten, die ich als „Erklärung“ in meinem Hirn zwecks Selbstbefriedigung spiegele, weil sich ein Aha-Erlebnis wie Kiffen anfühlt. Dinge, die sich Ursache und Wirkung entziehen, entziehen sich auch meinem Begriffsvermögen, da ich durch Erklärungen meinen Dealer bezahle, und der zahlt nur für Kausalketten, also bin ich auch blind für alle Welten, die keine Brotkrumen-Spuren aus bunten Pillen legen, um mich durch sie zu leiten.
Wenn die Naturkonstanten, die ich bislang sehe, Teil des Unerklärlichen sind, ist die Sache gegessen: Dann kann ich sie nur als absolute Größen verbuchen, Magie, Hexenzeug, okkulte Mächte, wie die Farbe Grün oder das Sein, damit arbeiten, ohne je zu erfahren, wieso es da ist.
Wenn sie aber Teil des Universums sind und nach seinen Spielregeln funktionieren, dann gibt es ein universelles Prinzip, eine „Naturkonstante“, nach dem ich sie bemessen kann: In einem dynamischen, sich stets bewegenden System aus Variablen kann nur eine Variable als Konstante erscheinen.
Warum? Weil sich die Sonne genauso relativ zur Erde bewegt wie umgekehrt. Wir kreisen um die Mitte der Galaxis, aber damit lässt die Galaxis auch das Universum um sich rotieren, und Heidi, die auf der Wiese tanzt, hat genug Schwerkraft, um Galaxis samt Universum wie Hula Hoop um sich kreisen zu lassen – bis Chuck Norris nicht mitspielen will, dann fliegt er aber mit einem großen Knall ins All. Wenn sich alles relativ zueinander verändert, verändern sich auch die „Konstanten“, und werden zu Variablen. Das ganze Konzept „Konstante“ wird ad absurdum geführt, wenn man sie als absolut betrachtet: Alle Konstanten sind relativ zum Bezugssystem.
Wir leben in einem Gummiversum, in dem alle Bezugspunkte, deren Entstehung wir verstehen, durch Druckausgleich geschaffen werden, Kraft und Gegenkraft: Das Universum ist ein riesiger Luftballon, der sich in Form erhält, weil jedes Teilchen darin ein Luftballon ist, der sich in Form erhält, indem er nach energetischem Gleichgewicht mit seiner Umgebung strebt.
In meiner Vorstellungswelt kann ein solches Luftballon-Universum sich nur nach dem gleichen, fraktalen Schema F fortsetzen: Als Teil eines Multiversums, in dem es sein Gleichgewicht mit unzähligen Paralleluniversen währen muss, um nicht zu platzen wie eine Seifenblase. Somit gäbe es keinen wesentlichen Unterschied zwischen „Paralleluniversum“ und „Nachbarzimmer“ – jede meiner Körperzellen ist ein Paralleluniversum für alle drum herum, und das Schema setzt sich im Großen wie im Kleinen in alle Unendlichkeit fort.
Denken Sie an ein Clownsgesicht, das auf einem Luftballon aufgemalt ist: Wie stark der Ballon aufgeblasen ist, ob er zerknüllt oder verknotet in der Hosentasche liegt – der Clown bemerkt kaum eine Veränderung, denn seine Teilchen, die Punkte des Netzwerks, des 2D-Meshs, die ihn formen, bleiben relativ zueinander nahezu an der gleichen Stelle. Für ihn ist es das Universum vor seinen Augen, das merkwürdige Kapriolen vollführt, schrumpft, wenn der Ballon wächst, wächst, wenn der Ballon schrumpft, sich verknotet, wenn der Ballon sich verknotet.
Er kennt keine Konstante, außer sich selbst: Dem Beobachter.
Wenn Sie in der Ballon-Oberfläche leben, ist sie wieder 3dimensional, aber Sie merken auch nicht viel von der ganzen Aublaserei und Verknoterei: Sie merken nur ein wenig Gravitation, die aber immer konstant bleibt, weil sich Raum und Zeit in Proportion dazu verzerren.
Ein System, in dem alle Konstanten zueinander relative Variablen sind, könnte ausschließlich stabile, lebenfreundliche Universen erschaffen: Es wäre geradezu Voraussetzung für ihre Existenz, was sein inneres Gleichgewicht nicht stabil erhalten kann, kann auch seine Konstanten nicht erhalten, und das innere Gleichgewicht erhält es, indem es kleinere Welten baut – Galaxiehaufen, Sternensysteme, Planeten, Lebewesen, die wiederum einen großen Spielraum haben, sich auf die lokalen Konstanten einzupendeln.
Langer Rede kurzer Sinn: Darwin war Physiker, auch wenn er es selbst nicht wusste.
Die Lichtgeschwindigkeit im Wasser ist geringer als in der Luft, jeder Pinguin hat einen integrierten Warp-Drive, der ihn durch den Hyperraum watscheln lässt. Die Gravitation ist auf jedem Planeten unterschiedlich. Dass nicht die Naturkonstanten die Konstanten sind, sondern die Formeln, Algorithmen, Regeln, nach denen jedes System sie für sich selbst neu berechnet, ist keine Theorie, sondern schnöde Selbstverständlichkeit.
Und wenn Konstanten immer wieder erschaffen werden, muss es auch eine große Zahl geben, die sich auf sie alle bezieht. Nur ist die in jeder Seifenblase anders.
Womit wohl eindeutig bewiesen wäre: Die einzige wirkliche Konstante im Universum ist Chuck Norris, alles andere wirbelt um ihn herum, verzerrt sich und verbiegt sich, um sich an ihn anzupassen, sonst würde es zerfetzt. Man kann es nicht sehen, man kann es nicht messen, man kann es nicht berechnen. Man weiß es einfach.
Expandierende Erde, das ist logisch in dem Sinne, dass sich das Universum als Ganzes ausdehnt.
Auch die Vorstellung der Raumzeit spricht dafür. Die Masse krümmt den Raum und der Raum krümmt die Zeit.
Auch mit dem Begriff der Entropie kann man schlussfolgern, die Entropie des Universums nimmt zu, seine Dichte nimmt ab, die Maßstäbe werden größer, denn die Messgeräte dazu werden auch größer.
Die entscheidende Größe bei der gegenseitigen Massenaziehung ist die Dichte der Körper. Denn die bestimmt den Radius eines Körpers.
Und wenn der Radius einer Masse kleiner wird (bei einer dichteren Masse) dann wird die Anziehungskraft des Körpers auf seiner Oberfläche größer.
Und wenn die Dichte kleiner wird, bei einer expandierenden Erde, dann wird die Anziehungskraft auf seiner Oberfläche auch kleiner.
Herr Jordans Gedanken verlaufen in der richtigen Richtung.
Die ständige Vergrößerung der Hubble-Konstanten deutet auch auf eine Vergrößerung des Universums hin.
Paul S schrieb (13.05.2025, 09:31 Uhr):
> [ … dass ] sich die Sonne genauso relativ zur Erde bewegt wie umgekehrt.
Im Gegensatz zu G. Galilei und (insbesondere) zu L. Foucault kennen wir aber inzwischen ein Messprinzip zur Definition und entsprechenden Unterscheidung von “rotierenden” gegenüber “nicht-rotierenden” “Strukturen”, das (ausschließlich) auf Koinzidenz-Bestimmungen hinausläuft; und uns somit zumindest im Prinzip erlaubt zu untersuchen und Vorbehalt-los festzustellen, ob und in wie fern sich “die Sonne um die Erde drehte”, oder umgekehrt.
Das vergleichbare (nämlich interferometrische) Messprinzip zur Definition und entsprechenden Unterscheidung von “expandierenden” (bzw. “kontrahierenden”) gegenüber “(konformal) starren” “Strukturen” (nämlich insbesondere octet-strut alias [[tetrahedral-octahedrale]] Ping-Koinzidenz-Gitter) war P. Jordan offenbar nocht nicht (für diesen Anwendungs-Zweck) bekannt; und — was peinlicher ist — wurde zu seiner Zeit dafür auch nicht vermisst, geschweige denn entwickelt.
p.s.
> Grundsatzfrage: Was sehe ich?
Grundsatz-Beurteilungen (vgl. Einstein 1916; Link im Memo):
Falls du (“wie du oder ich oder jeder andere”) überhaupt etwas gesehen hast und urteilst, dass du mehreres Verschiedenes gesehen hast, hast du das, was du so zu unterscheiden meinst, zusammen (d.h. koinzident) gesehen, oder voneinander getrennt “Etwas zuerst, und Anderes danach” ?