Basiswissen

Als Big Crunch oder Großes Zermalmen^[3] bezeichnet man einen Endzustand unseres Kosmos, bei dem die ganze Materie, alle Galaxien, Sterne, Planeten und Nebel ineinanderstürzen. Das Bild wurde bereits 1875 detailliert gezeichnet und später mit der Theorie eines Urknalls verbunden. Das ist hier kurz vorgestellt.

Der Big Crunch als kosmische Endzeitkatastrophe

Eine von mehreren Vorstellungen über den Beginn des Kosmos ist die Idee eines Big Bangs oder Urknalls: Der Kosmos entstand mit einer anfänglichen Ausdehnung aus einem winzigsten Punkt heraus. Seitdem dehnt sich der Kosmos ständig aus. Nun ist eine Überlegung, dass mit der Zeit die Gravitationskraft der Masse im Kosmos die Ausdehnung bremsen kann. Falls es genug Masse im Kosmos gibt, könnte die Gravitationskraft sogar zu einem Zusammenziehen des Kosmos führen. Der Punkt, in dem dann am Ende alle Masse sich wieder auf einen Punkt vereinigt ist das „Große Zermalmen“ oder auf Englisch der Big Crunch. Der Physiker Stephen Hawking nennt dieses Ereignis den Großen Endkollaps^[2].

Wie sicher wird es einen Big Crunch geben?

Ob der Kosmos am Ende in einem Big Crunch zergehen wird hängt von der Masse des Universums und von darin geltenden Naturgesetzen ab. Beides ist unsicher. Man vermutet, dass es neben der sichtbaren Masse (Sterne, Planeten, Nebel) einen großen Teil unsichtbarer Masse gibt, die Dark Matter. Zudem scheint sich der Kosmos mit zunehmender Geschwindigkeit auszudehnen. Als Ursache vermutet man hier entweder eine unbekannte Form von Energie, die Dark Energy oder aber eine Art umgekehrt wirkender Gravitationskraft, die Objekte umso stärker voneinander forttreibt, je weiter wie voneinander entfernt sind. Ein alternatives Szenario zum Big Crunch ist entsprechend eine ewige Ausdehnung des Kosmos. Das nenne wir hier den 👉 Big Bloat

Gedanklicher Vorgriff von 1848

Der US-amerikanische Dichter Edgar Allan Poe (1809 bis 1849) hatte zum Ende seines kurzen Lebens eine längeres Werk mit dem Titel Eureka geschrieben. In ihm spielte er eine Reihe von kosmologischen Endzuständen der Welt durch. Unter anderem beschrieb er auch die Idee, dass am Ende des Kosmos seine gesamte Materie wieder in einer zentralen Kugelform (orb) zusammenfallen würde:

ZITAT:

Edgar Allan Poe, 1848: "That the stellar bodies would finally be merged in one—that, at last, all would be drawn into the substance of one stupendous central orb already existing—is an idea which, for some time past, seems, vaguely and indeterminately, to have held possession of the fancy of mankind. It is an idea, in fact, which belongs to the class of the excessively obvious. It springs, instantly, from a superficial observation of the cyclic and seemingly gyrating, or vorticial movements of those individual portions of the Universe which come most immediately and most closely under our observation. There is not, perhaps, a human being, of ordinary education and of average reflective capacity, to whom, at some period, the fancy in question has not occurred, as if spontaneously,^[131] or intuitively, and wearing all the character of a very profound and very original conception. This conception, however, so commonly entertained, has never, within my knowledge, arisen out of any abstract considerations. Being, on the contrary, always suggested, as I say, by the vorticial movements about centres, a reason for it, also,—a cause for the ingathering of all the orbs into one, imagined to be already existing, was naturally sought in the same direction—among these cyclic movements themselves."^[4]

Und wie beim Big Crunch der Kosmologen des 21. Jahrhunderts, wird auch Poes Endzustand den bisherigen Kosmos verschwinden lassen:

ZITAT:

"I repeat then — Let us endeavor to comprehend that the final globe of globes will instantaneously disappear, and that God will remain all in all."^[4]

Bei Poe sind es also keine rein physikalischen Argumente. Er argumentiert vielmehr aus einer Synthese physikalischer und theologischer Vorstellungen. Poes Schlüsse mögen falsch oder auch richtig sein. Aus Sicher heutiger Physiker dürften sie nahezu kindisch erscheinen. Poes Anspruch aber, die Physik der Welt aus einem tieferen Sinn heraus erklären zu wollen (und nicht aus sich selbst heraus) ist heute noch so nötig wie vor Jahrhunderten.

Eine frühe Beschreibung aus dem Jahr 1875

Im Jahr 1875 schien die Physik alle wesentlichen Gesetzmäßigkeiten im Universum erkannt zu haben. Dabei entstanden düstere Endzeitszenarien wie der Wärmetod. Zwei schottische Wissenschaftler, Balfour und Tate beschrieben die letzten Momente des Kosmos vor seinem Wärmetod als eine Art Abschlussfeuerwerk. Hier ist das englische Originalzitat aus dem Jahr 1875:

"… the present potential energy of the solar system is so enormous, approaching in fact possibly to what in our helplessness we call infinity, that it may supply for absolutely incalculable future ages what is required for the physical existence of life. Again, the fall together, from the distance of Sirius, let us say, of the sun and an equal star would at once supply the sun with at least thirty times as much energy for future radiation to possible planets as could possibly have been acquired by his own materials in falling together from practicall infinite diuffusion as a cloud of stones or dust, or a nebula; so that it is certain that, if the present physical laws remain long enough in operation, there will be (at immense intervals of time) mighty catastrophes due to the crashing together of defunct suns - the smashing of the greater part of each into nebulous dust surrounding the remainder, which will form an intensely heated nucleus - then, possibly, the formation of a new and larger set of planets with a proportionately larger and hotter sun, a solar system on a far grander scale than the present. And so on, growing in grandeur but diminishing in number till the exhaustion of energy is complete, and after that eternal rest, so far at least as visible motion is concerned.

The study of necessary future has prepared us for an inquiry into the long remote past. Just as the present discrete stellar systems must finally come together, so the materials which now form them must have originally been widely separate. Our modern knowledge enables us to look back with almost certitude to the time when there was nothing but gravitating matter and its potential energy throughout the expanse of space - ready, as slight local differences of distribution predisposed it, ot break up into portions, each converging to one or more nuclei of its own, and thus forming in time separate solare or stellar systems. We have ths reached the beginning as well as the end of the present visible universe, and have come to the conclusion that it began in time and will in time come to an end. Immortality is therefore impossible in such a universe."^{[1, Seite 92, 93]}

Zwei Apsekte sind in diesem Originaltext bemerkenswert.

Der erste Aspekt betriff die Theorie eines Urknalls. Diese lag von damals aus gesehen noch 55 Jahre in der Zukunft. Die Annahme, dass die Materie zum Anfang des Universum weit voneinander gleich verteilt im Raum vorlag, wie Balfour und Tait es annahmen, ist nicht unvernünftig. Die heute vorherrschende Sicht ist jedoch die von einem 👉 Urknall

Der zweite interessante Aspekt ist rechnerische Umwandlung verschiedener Energieformen, insbesondere der potentiellen Energie des Universums. Balfour und Tait spielten das am Beispiel der weit voneinanander Sonne des und des Sternes Sirius durch. Sie ist mehr als 8 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Siehe zu diesem Aspekt auch den Artikel zur 👉 Kontraktionswärme

Fußnoten

[1] Balfour Stewart and Peter Tait: The Unseen Universe. Or Physical Speculations on a Future State. Macmillan and Company. London. 1875. Seite 92.

[2] Stephen Hawking: Eine kurze Geschichte der Zeit. Die Suche nach der Urkraft des Universums. Englischer Originaltitel: A Brief History of Time. From the Big Bang to Black Holes. Deutsch im Rohwolt Taschenbuch Verlag. 1988. ISBN: 3-499-188-50-3. Dort im Glossar auf der Seite 226.

[3] Vom "Big Freeze" und "Großen Zermalmen" schreibt im Zusammenhang mit dem Zeitpfeil des Kosmos ausführlich Roger Penrose. In: Computerdenken. Des Kaisers neue Kleider oder Die Debatte um Künstliche Intelligenz, Bewußtsein und die Gesetze der Physik. Englischer Originaltitel: The Emperor's New Mind (1989). Deutsche Ausgabe: Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH. Heidelberg. 1991. ISBN: 3-89330-708-7. Dort das Kapitel "7 Die Kosmologie und der Zeitpfeil". Ab Seite 330.

[4] Edgar Allan Poe: Eureka: A Prose Poem. Herausgegeben von GEO. P. PUTNAM, Neu York, 1848. Online: https://www.gutenberg.org/files/32037/32037-h/32037-h.htm