Astronomie

Gilt das Universum als flach?

Gilt das Universum als flach?


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Ich habe verschiedene Artikel und Bücher (wie dieses) gelesen, in denen gesagt wurde, dass wir uns über die Geometrie des Universums nicht sicher sind, aber es gab laufende oder geplante Experimente, die uns helfen würden, dies herauszufinden.

Vor kurzem habe ich jedoch einen Vortrag des Kosmologen Lawrence Krauss gesehen, in dem er kategorisch zu behaupten scheint, dass das Universum durch das BOOMERanG-Experiment als flach bewiesen wurde. Hier ist der relevante Teil des Gesprächs.

Ich habe mich umgesehen und es gibt immer noch Artikel, die besagen, dass wir die Antwort auf diese Frage immer noch nicht kennen, wie diese.

Meine Frage ist also zweifach:

  1. Mische ich Konzepte und rede über verschiedene Dinge?
  2. Wenn nicht, wird dieser Beweis dann aus irgendeinem Grund nicht allgemein akzeptiert? Welcher Grund wäre das?

Ich denke, der Grund, warum Sie unter widersprüchlichen Quellen leiden, ist, dass Sie sowohl neue als auch alte, veraltete Informationen vermischen. Zunächst einmal wurde das von Ihnen zitierte Buch 2001 veröffentlicht - vor 15 Jahren - und der andere Artikel, den Sie zitieren, wurde 1999 - vor 17 Jahren - veröffentlicht. Es gab eine Menge der in den letzten 15 Jahren geleisteten Arbeit, oft unter dem Begriff "Präzisionskosmologie", in dem Versuch, den genauen Inhalt, die Form, die Größe usw. unseres Universums wirklich festzunageln. In den frühen 2000er Jahren kannten wir so ziemlich die Wissenschaft hinter allem (wir wussten über dunkle Materie, dunkle Energie, hatten gut entwickelte Theorien zum Urknall usw.), aber was wir nicht hatten, waren gute, solide, glaubwürdige Zahlen in diese Theorien einzubauen und zu erklären, warum die Flachheit des Universums in Ihren Quellen immer noch umstritten war.

Ich werde Sie zu zwei unglaublich wichtigen Observatorien verweisen, die für das Erreichen unseres Ziels "gute Zahlen" von größter Bedeutung waren. Die erste ist die 2001 gestartete Wilkinson Microwave Anistropy Probe (WMAP) und die zweite ist der 2009 gestartete Planck-Satellit. Beide Missionen wurden entwickelt, um aufmerksam auf die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB) zu starren und zu versuchen, die Fundgrube an Informationen, die daraus gewonnen werden können. In diesem Sinne könnten Sie auch auf den 1989 gestarteten Cosmic Background Explorer (COBE) stoßen. Dieser Satellit hatte einen ähnlichen Zweck wie die anderen beiden, war aber nicht annähernd so präzise wie die beiden späteren Missionen, um uns gute Zahlen zu liefern und endgültige Aussagen zu Beginn der 2000er Jahre. Aus diesem Grund konzentriere ich mich hauptsächlich auf das, was uns WMAP und Planck gesagt haben.

WMAP war eine äußerst erfolgreiche Mission, die 9 Jahre lang auf das CMB starrte und die detaillierteste und umfassendste Karte ihrer Zeit erstellte. Mit 9 Jahren Daten konnten die Wissenschaftler die Beobachtungsfehler bei verschiedenen kosmologischen Größen, einschließlich der Flachheit des Universums, wirklich reduzieren. Sie können hier eine Tabelle mit ihren endgültigen kosmologischen Parametern sehen. Für die Flachheit möchten Sie $Omega_b$ (die Dichte der baryonischen Materie), $Omega_d$ (die Dichte der dunklen Materie) und $Omega_Lambda$ (die Dichte der dunklen Energie) addieren. Dadurch erhalten Sie den Gesamtdichteparameter $Omega_0$, der Ihnen die Flachheit unseres Universums angibt. Wie Sie sicher aus Ihren Quellen wissen, haben wir bei $Omega_0 < 1$ ein hyperbolisches Universum, bei $Omega_0 = 1$ ist unser Universum flach und $Omega_0 > 1$ impliziert ein kugelförmiges Universum. Aus den Ergebnissen von WMAP haben wir $Omega_0 = 1.000 pm 0.049$ (jemand kann meine Mathematik überprüfen), was sehr nahe bei eins liegt, was auf ein flaches Universum hinweist. Soweit ich weiß, war WMAP das erste Instrument, das eine wirklich genaue Messung von $Omega_0$ ermöglichte, was es uns ermöglichte, definitiv zu sagen, dass unser Universum flach erscheint. Wie Sie sagen, hat das BOOMERanG-Experiment auch dafür gute Beweise geliefert, aber ich glaube nicht, dass die Ergebnisse annähernd so aussagekräftig waren wie die von WMAP.

Der andere wichtige Satellit hier ist Planck. Dieser 2009 gestartete Satellit hat uns die bisher besten hochpräzisen Messungen des CMB geliefert. Ich lasse Sie ihre Ergebnisse in ihrer Arbeit durchgehen, aber die Pointe ist, dass sie die Flachheit unseres Universums mit $Omega_0 = 0.9986 pm 0.0314$ (berechnet aus dieser Ergebnistabelle) messen, wiederum extrem nahe an eins.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die jüngsten Ergebnisse (innerhalb der letzten 15 Jahre) es uns ermöglichen, definitiv zu sagen, dass unser Universum flach erscheint. Ich glaube nicht, dass das derzeit jemand bestreitet oder glaubt, dass es noch ungewiss ist. Wie es in der Wissenschaft üblich ist, hat die Beantwortung einer Frage nur zu mehr Fragen geführt. Jetzt, da wir $Omega_0 simeq 1$ kennen, müssen wir uns fragen, warum es eines ist? Die aktuelle Theorie schlägt vor, dass es nicht sein sollte - dass es entweder enorm klein oder enorm groß sein sollte. Dies wird als Flachheitsproblem bezeichnet. Das wiederum befasst sich mit dem Anthropischen Prinzip als versuchter Antwort, aber dann verlasse ich den Rahmen dieser Frage.


Ja, es gilt auf den größten Skalen, die wir beobachten können, als räumlich flach, aber wir müssen bedenken, dass wissenschaftliche Messungen mit Unsicherheiten verbunden sind und unsere Modelle durch bessere ersetzt werden können. Gegenwärtig haben wir Beobachtungen, die besagen, dass das Universum mit hoher Genauigkeit räumlich flach ist, aber es gibt immer noch einen gewissen Spielraum für eine leichte Krümmung, die wir nicht ausschließen können. Außerdem können wir nur den Teil des Universums beobachten, den wir sehen können, wir können nicht wissen, dass der Rest des Universums die gleiche Krümmung hat wie unser Teil. Wir haben ein theoretisches Verständnis, dass es für das Universum sehr schwierig wäre, nahezu flach zu sein, ohne extrem flach zu sein, daher erwarten wir, dass es extrem flach ist. Aber Theorien können ersetzt werden und sind es normalerweise auch, und selbst wenn die theoretischen Erwartungen auch in Zukunft Tests bestehen, können wir nie wissen, dass das Universum so ist genau eben.

Aber unterm Strich haben wir sowohl sehr gute Beobachtungen als auch eine gute Theorie (die Inflationstheorie und die Tatsache, dass die Flachheit mit dem Alter unter der allgemeinen Relativitätstheorie instabil ist), die übereinstimmend das Universum auf den größten Skalen, die wir beobachten können, ist sehr nahe an räumlich flach. Daher können wir ein Modell erstellen, in dem es flach ist, und dieses Modell erfolgreich verwenden. Das ist alles, was Sie jemals in der Wissenschaft bekommen.


Die Grundannahmen des kosmologischen Prinzips bedeuten, dass der Raum nur eine konstante skalare Krümmung haben kann. Dies kann positiv, negativ oder null sein und ein flaches Universum ist eines, bei dem die Krümmung null ist.

Die Raumkrümmung kann gemessen werden, und der aktuelle Wert ist bekanntermaßen nahe Null, nicht nur aus BOOMERanG, sondern auch aus späteren Beobachtungen. Die Vanilla FLRW-Kosmologie hat Schwierigkeiten, dies zu erklären, und es wird als Flachheitsproblem bezeichnet. Die konventionelle Ansicht ist jedoch, dass die kosmische Inflation bei der Lösung dieses Problems sehr gute Arbeit leistet.

Ein wirklich flaches Universum muss jedoch im großen Maßstab eine räumliche Krümmung von genau Null aufweisen. Um also wirklich zu bestimmen, ob das Universum flach ist, erfordert selbst eine Reihe vernünftiger Annahmen eine genaue Messung, die unmöglich ist. Beobachtungen können also niemals die Möglichkeit ausschließen, dass das Universum eine sehr kleine positive oder negative Krümmung hat.

Wenn Sie außerdem das kosmologische Prinzip von seiner strengsten Interpretation etwas lockern, bestimmt die skalare Krümmung die Topologie des Universums nicht vollständig und öffnet die Tür zu sogenannten exotischen Topologien. Zum Beispiel könnte ein flaches Universum eine toroidale Topologie haben und kompakt sein (von endlichem räumlichem Volumen).


Um die Antwort von @zephyr zu ergänzen, hat LISA 3 Laser im Raum abgefeuert, um ein Dreieck zu bilden, um die Ebenheit des Raums zu messen: Wenn die Summe der 3 Winkel genau 180 Grad beträgt, ist der Raum flach; Eine Abweichung von 180 Grad gibt an, wie stark der Raum gekrümmt ist und wie die Krümmung ausgerichtet ist. Wenn der Raum jedoch zu klein ist, summieren sich die Winkel zu genau 180 Grad; Das ist, als würde man die Erdoberfläche betrachten und denken, dass sie flach aussieht, obwohl sie tatsächlich rund ist. LISA hat genau 180 Grad gemessen, sodass entweder der Raum tatsächlich flach ist oder wir die Krümmung des Raums in größeren Maßstäben mit Fehlerbalken einschränken können.

EDIT: Es war LISA, nicht WMAP, die das Laserexperiment durchgeführt hat. Danke an @zephyr für die Korrektur.


Sie fragen: "Mische ich Konzepte und spreche über verschiedene Dinge?" Ich kann nicht wissen, ob Sie es sind oder nicht, aber der Titel Ihres Beitrags und der erste Satz stimmen etwas überein. Ihre Frage "Wird das Universum als flach angesehen?" betrifft die Krümmung, die an sich die Geometrie nicht vollständig bestimmt, während die Aussage "Wir sind uns über die Geometrie des Universums nicht sicher, aber es wurden Experimente im Gange oder geplant, die uns helfen würden, dies herauszufinden" könnte etwas bedeuten allgemeiner.

Der erste Ihrer Links ist zum Buch von Jeffrey Weeks Die Form des Raums, die viel Aufmerksamkeit auf die Topologie des Raums lenkt. Tabelle 19.1 auf Seite 186 listet einige mögliche Topologien für die Fälle von positiv gekrümmtem, flachem und negativ gekrümmtem Raum auf. Dieselbe Seite enthält die überraschende Aussage "Als die erste Ausgabe dieses Buches 1985 erschien, waren viele Kosmologen geschlossene Mannigfaltigkeiten mit flacher oder hyperbolischer Geometrie völlig unbekannt." Ich bin gespannt, ob das eine faire Charakterisierung ist.

Auf der vorhergehenden Seite dieses Buches (Seite 185) werden die Beweise für eine flache Geometrie ab 2001 kurz skizziert. Insbesondere gibt es die Aussage, dass "Neue Daten (aus Studien entfernter Supernovae und der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung) einen starken Beweis dafür liefern, dass das sichtbare Universum nicht hyperbolisch, sondern flach ist." Auf derselben Seite steht die Frage "Ist das Universum geschlossen oder offen? Mit anderen Worten, ist der Raum endlich oder unendlich?" und die Antwort "Kurz gesagt, wir wissen es nicht." Die letzten beiden Kapitel des Buches diskutieren "Kosmische Kristallographie" und "Kreise am Himmel", zwei vorgeschlagene Beobachtungsansätze zur Topologie des Universums.

Anscheinend wird weiterhin an der Topologie des Universums gearbeitet. Scholarpedia enthält eine aktuelle Rezension.


Gilt das Universum als flach? - Astronomie

Ganz grob können Sie sich das Sonnensystem als Ihr Haus oder Ihre Wohnung und die Galaxie als Ihre Stadt vorstellen, die aus vielen Häusern und Gebäuden besteht. Im zwanzigsten Jahrhundert konnten Astronomen zeigen, dass das Universum aus einer enormen Anzahl von Galaxien besteht, so wie unsere Welt aus vielen, vielen Städten besteht. (Wir definieren das Universum als alles Existierende, das unseren Beobachtungen zugänglich ist.) Galaxien erstrecken sich so weit in den Weltraum hinein, wie unsere Teleskope sehen können, viele Milliarden davon in Reichweite moderner Instrumente. Als sie zum ersten Mal entdeckt wurden, nannten einige Astronomen Galaxien Inseluniversen, und der Begriff ist treffend beschreibend, Galaxien sehen aus wie Inseln von Sternen in den weiten, dunklen Meeren des intergalaktischen Raums.

Die nächste Galaxie, die 1993 entdeckt wurde, ist eine kleine, die 75.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt in Richtung des Sternbildes Schütze liegt, wo der Smog in unserer eigenen Galaxie es besonders schwierig macht, sie zu erkennen. (Eine Konstellation, die wir beachten sollten, ist eine der 88 Abschnitte, in die Astronomen den Himmel einteilen, die jeweils nach einem markanten Sternenmuster darin benannt sind.) Jenseits dieser Schütze-Zwerggalaxie liegen zwei weitere kleine Galaxien, etwa 160.000 Lichtjahre entfernt. Diese wurden erstmals von Magellans Crew aufgenommen, als er um die Welt segelte Magellansche Wolken (Abbildung 1). Alle drei dieser kleinen Galaxien sind Satelliten der Milchstraße und interagieren mit ihr durch die Schwerkraft. Letztendlich könnten alle drei sogar von unserer viel größeren Galaxie verschluckt werden, wie es andere kleine Galaxien im Laufe der kosmischen Zeit getan haben.

Abbildung 1: Nachbargalaxien. Dieses Bild zeigt sowohl die Große Magellansche Wolke als auch die Kleine Magellansche Wolke über den Teleskopen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in der Atacama-Wüste im Norden Chiles. (Kredit: ESO, C. Malin)

Die nächste große Galaxie ist eine Spirale, die unserer ganz ähnlich ist und sich im Sternbild Andromeda befindet, und wird daher als bezeichnet Andromeda-Galaxie es ist auch unter einer seiner Katalognummern bekannt, M31 (Abbildung 2). M31 ist etwas mehr als 2 Millionen Lichtjahre entfernt und gehört zusammen mit der Milchstraße zu einem kleinen Haufen von mehr als 50 Galaxien, der als Lokale Gruppe.

Abbildung 2: Nächste Spiralgalaxie. Die Andromeda-Galaxie (M31) ist eine spiralförmige Ansammlung von Sternen ähnlich unserer eigenen Milchstraße. (Kredit: Adam Evans)

Abbildung 3: Fornax Galaxienhaufen. Auf diesem Bild sehen Sie einen Teil eines Galaxienhaufens, der sich etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Fornax befindet. Alle Objekte, die im Bild keine Lichtpunkte sind, sind Galaxien mit Milliarden von Sternen. (Kredit: ESO, J. Emerson, VISTA. Danksagung: Cambridge Astronomical Survey Unit)

In Entfernungen von 10 bis 15 Millionen Lichtjahren finden wir andere kleine Galaxiengruppen, und dann gibt es bei etwa 50 Millionen Lichtjahren beeindruckendere Systeme mit Tausenden von Mitgliedsgalaxien. Wir haben entdeckt, dass Galaxien meist in großen und kleinen Haufen vorkommen (Abbildung 3).

Einige der Cluster selbst bilden größere Gruppen namens Supercluster. Das Lokale Gruppe ist Teil eines Superhaufens von Galaxien, genannt die Jungfrau Supercluster, die sich über einen Durchmesser von 110 Millionen Lichtjahren erstreckt. Wir fangen gerade erst an, die Struktur des Universums in diesen enormen Maßstäben zu erforschen und stoßen bereits auf einige unerwartete Erkenntnisse.

In noch größeren Entfernungen, wo viele gewöhnliche Galaxien zu dunkel sind, um sie zu sehen, finden wir Quasare. Dies sind brillante Zentren von Galaxien, die im Licht eines außerordentlich energiegeladenen Prozesses leuchten. Die enorme Energie der Quasare wird durch Gas erzeugt, das auf eine Temperatur von Millionen Grad erhitzt wird, wenn es auf ein massereiches Schwarzes Loch fällt und um es herumwirbelt. Die Brillanz von Quasaren macht sie zu den am weitesten entfernten Leuchtfeuern, die wir in den dunklen Ozeanen des Weltraums sehen können. Sie ermöglichen es uns, das Universum in einer Entfernung von 10 Milliarden Lichtjahren oder mehr zu untersuchen, und somit 10 Milliarden Jahre oder mehr in der Vergangenheit.

Mit Quasaren können wir bis in die Nähe der Urknallexplosion zurückblicken, die den Beginn der Zeit markiert. Jenseits der Quasare und der am weitesten entfernten sichtbaren Galaxien haben wir das schwache Leuchten der Explosion selbst entdeckt, das das Universum erfüllt und so aus allen Himmelsrichtungen zu uns kommt. Die Entdeckung dieses „Nachleuchtens der Schöpfung“ gilt als eines der bedeutendsten Ereignisse in der Wissenschaft des 20. Jahrhunderts, und wir erforschen immer noch die vielen Dinge, die es uns über die frühesten Zeiten des Universums zu sagen hat.

Messungen der Eigenschaften von Galaxien und Quasaren an abgelegenen Orten erfordern große Teleskope, ausgeklügelte lichtverstärkende Geräte und mühsame Arbeit. Jede klare Nacht arbeiten Astronomen und Studenten in Observatorien auf der ganzen Welt an Mysterien wie der Geburt neuer Sterne und der großräumigen Struktur des Universums und passen ihre Ergebnisse in den Teppich unseres Verständnisses an.


Die unerschrockene Astronomie

Die Wahrheit ist groß und muss siegen, damit alle, die gelehrt, geleitet oder überredet werden, für das Unmögliche zu kämpfen, früher oder später auf das Mögliche, Unvermeidliche und Wahre zurückgreifen müssen. Die Natur des Menschen ist seit dem Sündenfall so beschaffen, dass der Betrug mehr Einfluss auf seine intellektuellen Fähigkeiten hat als die Wahrheit, und das, was falsch ist, kann viel leichter und universeller akzeptiert werden als das, was wahr ist, also eine Lüge, einmal passend gemacht , kann um die Welt reisen, während die Wahrheit ihre Stiefel anzieht.

So ist es bei der modernen Astronomie, die von allen Gebildeten und Gelehrten als eine so sichere, feste und intellektuelle Wissenschaft angesehen wird, dass sie mit der geringsten Andeutung angewidert sind, dass diese gerühmte Wissenschaft auf einem spärlichen und unbegründeten Fundament gegründet ist, aber die Wahrheit wird sich herausstellen, und wenn jemand weise sein will, auch in den Dingen dieser Welt, muss er bereit sein, zum Narren zu beginnen, damit wir viele weise sind. Fürst Bismarck sagte: "Ich habe mich immer bemüht, Neues zu lernen, und als ich infolgedessen eine frühere Meinung korrigieren musste, habe ich es sofort getan, und ich bin sehr stolz darauf." Ein Händler aus Portsmouth sagte, als er zum Thema Astronomie angesprochen wurde: „Ich bin damit ganz zufrieden, und wenn ich falsch liege, habe ich keine Lust, richtiggestellt zu werden.“ Ein amerikanischer Schriftsteller sagt: „Der Mann, der sich nicht darum schert, ob seine Entscheidung richtig oder falsch ist, ist kein halber Mann.“ Dies ist ein beklagenswerter Geisteszustand in Bezug auf Materie, aber in Bezug auf die Astronomie ist er sehr rücksichtslos. Angenommen, Dr. Cousins ​​würde Ihnen zum Beispiel sagen, Ihr Herz sei der Atmungsapparat Ihres Systems und die Lunge, das Organ, das das Blut durch Ihre Adern befördert, würden Sie meinen, er sei weit davon entfernt, ein herausragender Portsmouth zu sein Arzt und das auch zu Recht, denn kein Mediziner könnte den menschlichen Körper verstehen, wenn seine Kenntnisse der Physiologie eine so unbegründete Theorie enthielten. Genauso verhält es sich mit der Wissenschaft der Astronomie, kein Astronom kann mit der Wissenschaft Recht haben, wenn er nicht die relativen und aktiven Positionen der Sonne und der Erde vollständig versteht, da die Sonne die Sonne ist anima mundi, die Seele und das Herz des Universums.

Es spielt keine Rolle, wie viele Linien, Winkel, hübsche Räder und Katzenstöcke sie zeichnen, noch wie wunderbar sie die Entfernungen und Größen der Himmelskörper vergrößern, berechnen und übertreiben, wenn sie auf einer sich drehenden Erde rechnen, und einfach a starrende Sonne, alles ist falsch. Sie machen ihr stolzes Wissen zum bloßen Werkzeug des Erstaunlichen, nicht zur natürlichen oder erhabenen Wissenschaft der Astronomie.

Die meisten Leser werden überrascht sein, zu erfahren, dass alle modernen Messungen der Himmelskörper auf den Ergebnissen von Experimenten beruhen, die wirklich die eigentümliche Lage benennen und einen halben Penny werfen. Mr. Richard Proctor – die große moderne Astronomie – sagt uns: „Jeder kann sagen, wie oft die Sonne um das Vielfache ihres eigenen Durchmessers von uns entfernt ist. Nehmen Sie eine kreisförmige Scheibe und einen Zoll im Durchmesser, zum Beispiel einen halben Penny, und sehen Sie, wie weit es sein muss, um die Sonne genau zu verstecken. Der Abstand beträgt eher mehr als 107 Zoll, so dass die Sonne wie der halbe Penny ist, der sich verbirgt sein Gesicht, muss etwas mehr als 107 seinen eigenen Durchmesser von uns entfernt sein, damit die vermeintliche Entfernung von 95.000.000 Meilen ruht, Probatum est, auf die eigentümliche Position von einem Halfpenny. Was auch immer der halbe Groschen enthüllen soll, das entscheidet und regelt die Größen, die Entfernungen und die Berechnungen aller übrigen Himmelskörper, Ad infinitum, bis zum Ende der Welt. Denn er sagt: „Wir sind so beschaffen, dass wir nach Wissen suchen, und Wissen über die Himmelskörper ist für uns interessant, ganz abgesehen von der Verwendung solcher Kenntnisse in der Navigation und Vermessung. Es ist leicht zu zeigen, dass die Bestimmung des Sonnenabstands von großem Interesse ist, foder von unserer Schätzung des Sonnenabstandes, hängen unsere Vorstellungen über den Maßstab nicht nur des Sonnensystems, sondern des gesamten sichtbaren Universums ab.


Wörter in der Nähe von flaches Universum

Zum Glück habe ich diese spezielle Wohnung gleich neben meinem Haus, in die ich jeden Tag gehe.

Es gab Bäuche, straff und platt, aber auch wellige Bäuche, weich und aufgedunsen vom Frühstücksbuffet.

Die Fortsetzungen werden alles aus dem Expanded Universe enthalten.

Nerd Cruise Von Adam Rogers, Wired Was 800 Nerds auf einem Kreuzfahrtschiff mir über das Leben, das Universum und das Schnorcheln beigebracht haben.

Das Programm steht – seltsamerweise – jetzt unter dem Dach von ABC News und leidet unter flachen Einschaltquoten und einer alternden Bevölkerungsgruppe.

Warum haben Sie nicht die reinweißen Kalkfelsen des flachen Landes oder den grauen Granit der Hügel aufgesucht?

Weil das Universum von Gesetzen regiert wird und es keinen glaubwürdigen Fall gibt, in dem diese Gesetze außer Kraft gesetzt wurden.

Die Welt mag untergehen, der Himmel fällt, doch liebevolle Stimmen würden immer noch ein Echo in den Trümmern des Universums finden.

Dann faltete sich das Dach selbst mit seinen Giebeln und Dachgauben sanft flach auf das Dach des Hauses, außer Sichtweite.

Anstatt Verleumdung und flache Blasphemie zu schreiben, schlagen sie vor, es zu zeichnen und es nicht milde zu fassen.


Wenn das Universum als flach (X-Y) betrachtet wird, was werden wir erleben, wenn wir uns senkrecht (Z) zu seiner Ebene bewegen?

Wenn der aktuelle Radius des beobachtbaren Universums tatsächlich der Radius einer 2-D-Form und nicht einer Kugel ist, bedeutet das dann nicht, dass sich das Universum nicht in senkrechter Richtung ausgedehnt hat?

Wenn Leute davon sprechen, dass das Universum "flach" ist, ist es nicht im traditionellen Sinne flach, wie Sie vielleicht denken (dh nicht wie eine große Pizzaschachtel / ein Blatt Papier / etc.). Der Raum erstreckt sich immer noch in alle Richtungen um uns herum. Ein "flaches" Universum bedeutet, dass die Krümmung der "Raumzeit" Null ist. Dies ist schwer zu verstehen, da die Raumzeit 4-dimensional ist und wir die Welt in 3D erleben. Eine Krümmung von Null in niedrigeren Dimensionen wäre beispielsweise eine Linie oder eine Ebene oder ein standardmäßiger x-y-z-euklidischer Raum. Also eine ähnliche Idee, aber in höheren Dimensionen.

Wir sind uns nicht hundertprozentig sicher, ob die Raumzeit flach, geschlossen (positive Krümmung) oder offen (negative Krümmung) ist. Dies liegt daran, dass alle 3 aus der Nähe flach aussehen (denken Sie daran, wie flach Ihr Haus / Ihre Stadt / usw. ist, obwohl die Erde gekrümmt ist, aber in einer höheren Dimension). Derzeit deutet die Forschung jedoch darauf hin, dass das Universum tatsächlich flach ist.

Wie auch immer, eine grobe Erklärung (es ist eine Weile her, seit ich Kosmologie gemacht habe), also lass es mich wissen, wenn du Fragen hast.


Fazit

Der Mythos der flachen Erde wurde von Intellektuellen geschaffen, um Darwin-Skeptiker zu diskreditieren. Dieser Trick weist auf den Mangel an überzeugenden wissenschaftlichen Beweisen für den Darwinismus hin, die zu dieser Zeit in der Geschichte existierten. Darwinisten, Säkularisten und andere sahen im Mythos der flachen Erde eine &lsquomächtige Waffe&rsquo gegen Skeptiker:

Obwohl der Mythos von der flachen Erde 1991 durch Russells wissenschaftliche Studie effektiv entlarvt wurde, wird der Mythos von der flachen Erde immer noch verwendet, um zu behaupten, dass das Christentum eine lange Geschichte der Verfolgung von Wissenschaftlern hat. 7 Zum Beispiel behauptete Youngson, Bruno sei auf dem Scheiterhaufen verbrannt worden, weil er sich für wissenschaftliche Ideen einsetzte &lsquoist ein weit verbreiteter Mythos&mdash, der, wie es scheint, von den meisten Lehrern kleiner Kinder aufrechterhalten wird&mdash, dass Kolumbus entdeckte, dass die Erde rund ist

Indem sie nur sekundäre Quellen zitierten, taten die Propagandisten des Flach-Erde-Mythos das, was sie der Kirche vorwarfen, und das, was die Darwinisten heute tun. Als Ergebnis schufen sie eine &lsquoKörper falschen Wissens, indem sie sich gegenseitig statt der Beweise konsultierten.&rsquo unterstützt, nicht einen Krieg der Religion gegen die Wissenschaft, sondern einen Krieg der Evolutionspropagandisten gegen die Religion. Die Tatsache, dass White und seine Nachahmer die Geschichte verzerrt haben, um ihren eigenen ideologischen Zwecken zu dienen, ist nur eines von vielen Beispielen für diesen Krieg der Materialisten gegen das Christentum. 39


LEHRT DIE BIBEL EINE FLACHE ERDE?

„Die Bibel ist kein Lehrbuch der Wissenschaft.“ Dieses Sprichwort, das unter der christlichen Intelligenz verbreitet ist, scheint von Augustinus zu stammen und wird im Allgemeinen zitiert, um eine Art scheinbaren Konflikt zwischen Wissenschaft und Bibel zu „wegerklären“, insbesondere um die Evolution mit dem ersten Kapitel der Genesis in Einklang zu bringen , und die Idee, dass die Bibel lehrt, dass die Erde flach ist. Das Sprichwort wird anschließend als Entschuldigung dafür angeführt, warum der Bibel in diesem speziellen wissenschaftlichen Punkt nicht geglaubt werden muss (d. h. "wörtlich genommen"). Allerdings sagt uns 2. Timotheus 3:16, dass die Bibel in allem, was sie berührt, maßgeblich ist, einschließlich der Wissenschaft. Man könnte also die Gültigkeit von Augustins Behauptung in Frage stellen, soweit es sich um Wissenschaftsgebiete handelt, zu denen die Bibel Aussagen macht. Kreationisten haben sich in letzter Zeit recht gut mit dem Thema Evolution versus Genesis in Kapitel 1 befasst, aber es gibt einen Bereich, den die Bibel berührt, der nicht gut behandelt wurde, und das ist die Form der Erde.

Die meisten modernen Gelehrten behaupten, dass die Bibel eine Erde von flacher und rechteckiger Form lehrt, die auf mehreren Säulen steht, die wiederum auf einem Fundament basieren. So, so behaupten Gelehrte, dachten die Alten über die Erde und den Menschen, als sie die Bibel schrieben, und wiederholten lediglich die wissenschaftlichen Dogmen der Zeit. Aus diesem Grund haben viele angenommen, dass die Bibel von Menschen und nicht von Gott geschrieben wurde und dass die Bibel daher nicht als Autorität in der Wissenschaft anzusehen ist. Aber eine sorgfältige Untersuchung und Recherche der Heiligen Schrift zeigt, dass ein solches Modell nicht vom Wortlaut der Bibel diktiert wird. Im Gegenteil, die Bibel deutete bereits auf die Kugelförmigkeit der Erde an, indem sie sich auf den "Kompass auf der Tiefe" (Sprüche 8,27) bezog, etwa 500 Jahre bevor die Nationen zum ersten Mal anfingen, an der Ebenheit der Erde zu zweifeln. Das biblische Modell hat eine im Grunde kugelförmige Erde mit eckigen Kontinenten und Säulen, die die Welt untermauern. Es kann gezeigt werden, dass die Säulen kristallinem Gestein entsprechen, das allgemein als Mantel bezeichnet wird, und dass es eine unbestimmte Anzahl von Fundamenten auf der Erde gibt, die von den Wurzeln der Berge über den Kern der Erde bis hin zum Fundament, Jesus Christus selbst, reichen können . Dass dies die biblische Perspektive ist, ist der Zweck dieses Aufsatzes. Einige der vorgebrachten Argumente sind weit über 400 Jahre alt, andere werden hier zum ersten Mal vorgebracht, aber alle behaupten, die Vorstellung zu widerlegen, dass die Sicht der Bibel über die Erde die von den meisten Gelehrten dieser Welt vertretene ist.

Der Glaube an eine flache Erde wurde von den Alten weit verbreitet. Die Hindus zum Beispiel haben eine Kosmologie, in der die Erde als flache Scheibe betrachtet wird, die auf dem Rücken eines Elefanten sitzt, der wiederum auf einer riesigen Schildkröte steht, die in einem riesigen kosmischen Ozean schwimmt. Die Griechen glaubten bis zum sechsten Jahrhundert vor Christus, dass die Erde flach sei und auf der Schulter des Riesen Atlas lag. Schon vor der griechischen Zivilisation betrachteten die Ägypter die Erde als flach, umgeben von Bergen, auf denen die feste Himmelskuppel stand. Die Sonne, der Mond und die Planeten reisten entlang eines himmlischen Flusses in dieser Kuppel.

Um das 6. Jahrhundert v. Chr. deuteten einige astronomische Beobachtungen darauf hin, dass die Erde eine Kugel ist, und im Mittelalter war die Meinung der Gelehrten für die kugelförmige Erde. Christoph Kolumbus stieß also nicht so sehr auf Widerstand, weil er nach Westen zu Indien segelte, weil er glaubte, seine Schiffe würden über den Rand einer flachen Erde segeln, sondern dass seine Schätzungen für die Größe der kugelförmigen Erde viel zu klein waren.

Die wissenschaftliche Meinung war während der gesamten Renaissance in der Frage der Form der Erde geteilt, wobei Anhänger der kugelförmigen Erde in der Mehrzahl waren. 1578 schrieb der französische Akademiker und Naturforscher Lambert Daneau in seinem Buch The Wonderfvll V Voorkmanship of the World über die Kontroverse um die flache Erde, wie sie zu seiner Zeit bestand. Nachdem er die Sphärizität der Erde auf der Grundlage der Heiligen Schrift verteidigt hatte, wandte er sich einem geometrischen Argument zu und stellte fest, dass die Geometer-Sprechung von den höheren und niedrigeren Teilen einer Kugel parallel zu den biblischen Hinweisen auf die "höheren" und "niederen" Teile der Erde ist. Daneau schließt seine Diskussion mit:

Die Bibel spricht davon, dass sowohl die Welt als auch die Erde ein Fundament haben. Der Begriff "Welt" spricht von der Ordnung des Menschen auf der Erde. Daher können Verweise auf Fundamente und Säulen der Welt nicht als sehr maßgeblich angesehen werden, wenn es um die Form der Erde geht. Der Begriff "Erde" kann sich andererseits nicht nur auf die ganze Erde beziehen, sondern auch auf "Boden" und, wie wir sehen werden, "Land" oder "Land". Es ist also ein vollständiges Bild der Form der Erde in der Heiligen Schrift wird sich erst manifestieren, wenn all dies in Betracht gezogen wird.

Von den vielen Passagen, die sich auf die Fundamente der Erde und der Welt beziehen, sprechen alle bis auf drei von den Fundamenten der Erde, die anderen drei beziehen sich auf die Fundamente der Welt. Von diesen letzten drei sind zwei fast identisch und können in 2. Samuel 22:16 gefunden werden:

Der Kontext beider Passagen weist darauf hin, dass die Grundlagen der Welt jetzt verborgen sind und zum Zeitpunkt des Gerichts entdeckt (oder enthüllt) werden.

Der dritte Hinweis auf die Grundlagen der Welt sagt uns, was diese Grundlagen sind:

Da die Welt als der Teil der Erde definiert ist, der zur Menschheit gehört, kann die Aussage, dass die Welt auf den Meeren gründet und nicht auf felsigen Fundamenten wie die Fundamente eines Gebäudes gebaut ist, kaum bezweifelt werden.

Wenn es um die Fundamente der Erde geht, gibt es noch viele weitere Bibelverse, aus denen man schöpfen kann. Viele dieser Verweise besagen, dass Gott die Fundamente der Erde gelegt hat, aber jeder Vers trägt ein wenig zu dieser einfachen Tatsache bei. Psalm 102:25 sagt uns, dass Gott die Fundamente „von alters her“ mit Hebräer 1:10 legte, was den Gedanken widerspiegelt, dass Gott die Fundamente der Erde „am Anfang“ legte.“ Hiob 38:4 sagt einfach, dass Gott die Fundamente der Erde legte, aber, der sechste Vers weist darauf hin, dass die Fundamente selbst an etwas anderem befestigt sind. Hebräer 1:3 nennt dies „etwas anderes“ als den Herrn Jesus Christus, der „alles durch das Wort seiner Macht hält“. Sprüche 8:29 sagt uns, dass die Fundamente der Erde bestimmt wurden. Sprüche 3:19 weist darauf hin, dass die Erde durch Weisheit gegründet wurde, während Jeremia 31:37 darauf hinweist, dass die Fundamente unerforschlich sind. Micha 6:2 sagt uns, dass sie so stark sind, dass die Erde niemals entfernt werden sollte (Psalm 104:5).

Angesichts der obigen Hinweise auf die Fundamente der Erde werden zwei Dinge leicht offensichtlich. Zuallererst sind die Fundamente selbst an Christus befestigt, dem Erhalter des Universums. Zweitens befinden sie sich irgendwo unter der Erde (Jeremia 31:37). Was die wissenschaftliche Anwendung angeht, kann die Wissenschaft bisher eines dieser Eigenschaften bestätigen (abgesehen von offensichtlichen Eigenschaften wie Stärke) und das ist ihre Unauffindbarkeit. Jeremia 31:37 ist dort der Schlüsselvers:

Bei Erdbeben breiten sich Stoßwellen im Erdinneren aus. Aber es gibt einen Bereich, den die Wellen nicht durchdringen. Dieser Bereich ist der Erdkern, der sehr zentrale Teil oder das "Fundament" der Erde. Ist das nicht genau das, was der Prophet Jeremia andeutet? Bis vor kurzem gingen Seismologen davon aus, dass der Erdmittelpunkt aus geschmolzenem Eisen besteht. Wissenschaftler glauben jetzt, dass der Kern felsig sein könnte. Niemand weiß es genau. Die Vorstellung des Menschen von den äußeren Schichten der Erdkruste hat sich in den letzten Jahren stark verändert: Wie sehr seine Vorstellungen vom Erdinneren?

The word "corner" comes from a Latin root cornu, meaning "horn." That this is so survives in English via such words as "cornet," "corn," and "cornucopia." Hence, the four corners of the earth can be interpreted as referring to the four cardinal directions -- north, south, east and west. In addition, the "four corners of the earth" can also be interpreted as four "horns" of the earth. One obvious example of such a "horn" is Cape Horn, the southernmost tip of South America. So the usage of the phrase "four corners of the earth" does not signify a flat, rectangular earth.

In addition to referring to the "four corners of the earth," the Bible also mentions "the ends of the earth." When it comes to the consideration of the ends of the earth the above dictionary definition contains the resolution within it. Another way of saying the "ends of the earth" is to refer to the "extremites of the earth." In this case, as is also the case for the four corners of the earth, the word "earth" refers to the land mass, country, or continents (as opposed to the globe). For an example of "earth" being used as "land" or "country," compare Exodus 10:15:

Since the word "earth" can be used as synonymous with "land," the "ends of the earth" thus refer to the points of land most distant from some central point. For the Bible, this central point is the land of Israel. The reader can satisfy himself by examing a globe that a great circle, passing through Jerusalem and the north and south poles, very nearly cuts the Pacific Ocean in half and leaves four continental "corners" or "ends," namely the Chukchi Peninsula of the Soviet Union (opposite the Bering Straits of Alaska), Alaska, the southeastern tip of Australia, and Cape Horn of South America. These four geographical locations, as much as any other proposal, can account for the four corners of the earth. Alternatively, since there was probably a land-link between Siberia and Alaska at the time the Bible was written, the four corners of the earth could be Norway, Newfoundland, Cape Horn and the Cape of Good Hope.

In the light of such evidence we cannot claim that the Bible presents the earth as a four-cornered square. Furthermore, there are other passages which provide evidence that the Bible teaches a round earth instead of a flat earth. The most famous of the Bible verses supporting a round or spherical earth is Isaiah 40:22 where it says of God that:

The fact that this verse speaks of the "circle of the earth" can mean one of three things: 1) the earth is not a flat square but a flat circle. If that is true then what of the four corners of the earth? A flat circle has no corners. 2) the earth is shaped in a way that is spheroidal but has a square cross-section somewhere, at the equator, for example. 3) the earth is spheroidal in shape. This latter opinion is further strengthened by observing the reference to the inhabitants as grasshoppers, implying a perspective from on high, particularly, the outermost heaven.

Isaiah 40:22 is not the only verse in the Bible which speaks of the circle as descriptive of the shape of the earth. Proverbs 8:27 reads:

The word "compass" can mean a circular enclosure or a spherical envelope. Since the verse speaks of an extended area -- some three-quarters of the surface of the earth -- the spherical enclosure for "compass" is a better interpretation than a circular enclosure.

Even with Isaiah 40:22 and Proverbs 8:27 the evidence for the sphericity of the earth in Scripture is still only circumstantial. In any case, these verses serve to illustrate that a spherical earth is not necessarily inconsistent with the Bible. But there is one more passage which is far stronger. Luke 17:31-36 reads as follows:

In regard to the shape of the earth, the point of these verses is this: they speak of day (verse 31) and night (verse 34) as occurring simultaneously. The activities are listed in the context of that global event, the rapture, which Paul describes as occurring in the "twinkling of an eye" (I Corinthians 15:52). The simplest explanation for this simultaneity of daylight and night is if the earth were spheroidal in shape, although one can always postulate a form of Reimannian geometry for light rays which could leave the earth dark half the time.

Likewise in Acts 1:8, Jesus gives His commission to His disciples to be witnesses "unto the uttermost part of the earth." Note here that the word "part" is singular. A flat earth with four corners should be indicated by "uttermost parts" but a spheroidal earth would have only one uttermost part, its opposite side or antipodes. Thus the Bible does not necessarily teach that the earth is flat.

Obviously this verse indicates that the earth has pillars and that the world (that which pertains to man) is set upon them, not having any pillars of its own. Note that this verse does not require that the earth be placed on the pillars, only that the world is placed thereon. We shall find this view to be consistent with the other two Scripture passages also. It does not appear to be the case, as historians Santillanna and Von Dechend recently argued in their book Hamlet's Mill, that the pillars of the earth are the two solstices and the two equinoxes (the solstices are the highest and lowest points at which the sun appears in the sky, being at the first day of summer and winter respectively the equinoxes correspond to the times when the sun crosses the equator and correspond to the first days of autumn and spring).

Finally, there is one more Bible passage to consider before concluding this study on the Biblical teaching of the shape of the earth. Job 26:7 will modify any preconceived notions we may have about the pillars of the earth. It reads:

A flat earth, upon pillars and foundations, hanging upon nothing is very difficult to imagine since one usually imagines the foundation to be the primary support for an structure. But here we note that according to this verse, in addition to the pillars and foundations underneath, the earth also hangs upon nothing. The pillars are under pressure. That they support the surface of the earth (where the world is) is clear from Hannah's song. We have already noted the earth to be spheroidal in shape and so the earth's pillars must be located between the earth's surface and the core. In particular, the pillars of the earth could simply be vertically-oriented crystalline rock.

It is widely believed that there is such a shell of crystalline rock inside the earth. This shell is generally called the mantle of the earth. Occasionally these crystalline forms form above the surface of the earth. In every case they are oriented vertically. There are at least two examples of such rock in the continental United States: Pinnacles National Monument in California, which is not really crystalline in nature and the other, more graphic example, is found in Devil's Tower National Monument, Wyoming. Thus we conclude that Job 26:7 would appear to support a spheroidal earth.

In summary, the Bible teaches that the earth is basically a sphere in shape that there are pillars which undergird the world and which we conclude to be the crystalline rock corresponding to what we commonly call the mantle that there are an unspecified number of foundations which range in size all the way from the foundations of the hills and mountains (called roots in modern science) to the usearchable core of the earth and to the very foundation which is the Lord Jesus Christ himself. This is the view of the earth which the Bible presents, not the view of a flat earth on pillars which are, in turn, placed on a foundation. Bible critics are thus shown to be wrong in their view of what the Bible teaches on the matter of the shape of the earth. Also made manifest is their inability or else lack of desire to study firsthand and in detail the teachings of the Bible on this matter in particular, and, by implication, any Biblical matter. Knowing much about the Bible, they know little of the Bible, and we are so justified in viewing with due skepticism any man who uncritically prefixes his remarks with: "The Bible is not a textbook on science."


Einstein’s Fudge

Black holes…quarks…dark matter. It seems like the cosmos gets a little stranger every year. Until recently, the astronomical universe known to humans was populated by planets, stars, galaxies, and scattered nebulae of dust and gas. Now, theoretists tell us it may also be inhabited by objects such as superstrings, dark matter and massive neutrinos — objects that have yet to be discovered if they exist at all!
As bizarre as these new constituents may sound, you don’t have to be a rocket scientist to appreciate the most mysterious ingredient of them all. It is the inky blackness of space itself that commands our attention as we look at the night sky not the sparse points of light that signal the presence of widely scattered matter.

During the last few decades, physicists and astronomers have begun to recognize that the notion of empty space presents greater subtleties than had ever before been considered. Space is not merely a passive vessel to be filled by matter and radiation, but is a dynamic, physical entity in its own right.

One chapter in the story of our new conception of space begins with a famous theoretical mistake made nearly 75 years ago that now seems to have taken on a life of its own.

In 1917, Albert Einstein tried to use his newly developed theory of general relativity to describe the shape and evolution of the universe. The prevailing idea at the time was that the universe was static and unchanging. Einstein had fully expected general relativity to support this view, but, surprisingly, it did not. The inexorable force of gravity pulling on every speck of matter demanded that the universe collapse under its own weight.

His remedy for this dilemma was to add a new ‘antigravity’ term to his original equations. It enabled his mathematical universe to appear as permanent and invariable as the real one. This term, usually written as an uppercase Greek lambda, is called the ‘cosmological constant’. It has exactly the same value everywhere in the universe, delicately chosen to offset the tendency toward gravitational collapse at every point in space.

A simple thought experiment may help illustrate the nature of Lambda. Take a cubic meter of space and remove all matter and radiation from it. Most of us would agree that this is a perfect vacuum. But, like a ghost in the night, the cosmological constant would still be there. So, empty space is not really empty at all — Lambda gives it a peculiar ‘latent energy’. In other words, even Nothing is Something!

Einstein’s fudged solution remained unchallenged until 1922 when the Russian mathematician Alexander Friedmann began producing compelling cosmological models based on Einstein’s equations but without the extra quantity. Soon thereafter, theorists closely examining Einstein’s model discovered that, like a pencil balanced on its point, it was unstable to collapse or expansion. Later the same decade, Mount Wilson astronomer Edwin P. Hubble found direct observational evidence that the universe is not static, but expanding.

All this ment that the motivation for introducing the cosmological constant seemed contrived. Admitting his blunder, Einstein retracted Lambda in 1932. At first this seemed to end the debate about its existence. Yet decades later, despite the great physicist’s disavowal, Lambda keeps turning up in cosmologists’ discussions about the origin, evolution, and fate of the universe.

THEORY MEETS OBSERVATION

Friedmann’s standard ‘Big Bang’ model without a cosmological constant predicts that the age of the universe, t0, and its expansion rate (represented by the Hubble parameter, H0) are related by the equation t0 = 2/3H0. Some astronomers favor a value of H0 near 50 kilometers per second per megaparsec (one megaparsec equals 3.26 million light years). But the weight of the observational evidence seems to be tipping the balance towards a value near 100. In the Friedmann model, this implies that the cosmos can be no more than 7 billion years old. Yet some of our galaxy’s globular clusters have ages estimated by independent methods of between 12 and 18 billion years!

In what’s called the Einstein-DeSitter cosmology, the Lambda term helps to resolve this discrepancy. Now a large value for the Hubble parameter can be attributed in part to “cosmic repulsion”. This changes the relationship between t0 and H0, so that for a given size, the universe is older than predicted by the Friedmann model.

In one formulation of Einstein’s equation, Lambda is expressed in units of matter density. This means we can ask how the cosmological constant, if it exists at all, compares with the density of the universe in the forms of stars and galaxies.

So far, a careful look at the available astronomical data has produced only upper limits to the magnitude of Lambda. These vary over a considerable range – from about 10 percent of ordinary matter density to several times that density.

The cosmological constant can also leave its mark on the properties of gravitational lenses and faint galaxies. One of the remarkable features of Einstein’s theory of general relativity is its prediction that space and time become deformed or ‘warped’ in the vicinity of a massive body such as a planet, star or even a galaxy. Light rays passing through such regions of warped “space-time” have their paths altered. In the cosmological arena, nearby galaxies can deflect and distort the images of more distant galaxies behind them. Sometimes, the images of these distant galaxies can appear as multiple images surrounding the nearby ‘lensing’ galaxy.

At Kyoto University M. Fukugita and his coworkers predicted that more faint galaxies and gravitational lenses will be detected than in a Friedmann universe if Lambda is more than a few times the matter density. Edwin Turner, an astrophysicist at Princeton University also reviewed the existing, scant, data on gravitational lenses and found that they were as numerous as expected for Lambda less that a few times the matter density. By the best astronomical reconning, Lambda is probably not larger than the observed average matter density of the universe. For that matter, no convincing evidence is available to suggest that Lambda is not exactly equal to zero. So why not just dismiss it as an unnecessary complication? Because the cosmological constant is no longer, strictly, a construct of theoretical cosmology.

NOTHING AND EVERYTHING

To understand how our universe came into existence, and how its various ingredients have evolved, we must delve deeply into the fundamental constituents of matter and the forces that dictate how it will interact. This means that the questions we will have to ask will have more to do with physics than astronomy. Soon after the big bang, the universe was at such a high temperature and density that only the details of matter’s composition (quarks, electrons etc) and how they interact via the four fundamental forces of nature were important. They represented the most complex collections of matter in existence, long before atoms, planets, stars and galaxies had arrived on the scene.

For two decades now, physicists have been attempting to unify the forces and particles that make up our world – to find a common mathematical description that encompasses them all. Some think that such a Theory of Everything is just within reach. It would account not only for the known forms of matter, but also for the fundamental interactions among them: gravity, electromagnetism, and the strong and weak nuclear forces.

These unification theories are known by a variety of names: grand unification theory, supersymmetry theory and superstring theory. Their basic claim is that Nature operates according to a small set of simple rules called symmetries.

The concept of symmetry is at least as old as the civilization of ancient Greece, whos art and archetecture are masterworks of simplicity and balance. Geometers have known for a long time that a simple cube can be rotated 90 degrees without changing its outward appearance. In two dimensions, equalateral triangles look the same when they are rotated by 120 degrees. These are examples of the geometric concept of Rotation Symmetry.

There are parallels to geometric symmetry in the way that various physical phenomena and qualities of matter express themselves as well. For example, the well-known principle of the Conservation of Energy is a consequence of the fact that when some collections of matter and energy are examined at different times, they each have precisely the same total energy, just as a cube looks the same when it is rotated in space by a prescribed amount. Symmetry under a ‘shift in time’ is as closely related to the Conservation of Energy as is the symmetry of a cube when rotated by 90 degrees.

Among other things, symmetries of Nature dictate the strengths and ranges of the natural forces and the properties of the particles they act upon. Although Nature’s symmetries are hidden in today’s cold world, they reveal themselves at very high temperatures and can be studied in modern particle accelerators.

The real goal in unification theory is actually two-fold: not only to uncover and describe the underlying symmetries of the world, but to find physical mechanisms for ‘breaking’ them at low energy. After all, we live in a complex world filled with a diversity of particles and forces, not a bland world with one kind of force and one kind of particle!

Theoreticians working on this problem are often forced to add terms to their equations that represent entirely new fields in Nature. The concept of a field was invented by mathematicians to express how a particular quantity may vary from point to point in space. Physicists since the 18th century have adopted this idea to describe quantitatively how forces such as gravity and magnetism change at different distances from a body.

The interactions of these fields with quarks, electrons and other particles cause symmetries to break down. These fields are usually very different than those we already know about. The much sought after Higgs boson field, for example, was introduced by Sheldon Glashow, Abdus Salam and Steven Weinberg in their unified theory of the electromagnetic and weak nuclear forces.

Prior to their work, the weak force causing certain particles to decay, and the electromagnetic force responsible for the attraction between charged particles and the motion of compass needles, were both considered to be distinct forces in nature. By combining their mathematical descriptions into a common language, they showed that this distinction was not fundamental to the forces at all! A new field in nature called the Higgs field makes these two forces act differently at low temperature. But at temperatures above 1000 trillion degrees, the weak and electromagnetic forces become virtually identical in the way that they affect matter. The corresponding particles called the Higgs Boson not only cause the symmetry between the electromagnetic and weak forces to be broken at low temperature, but they are also responsible for confiring the property of mass on particles such as the electrons and the quarks!

There is, however a price that must be paid for introducing new fields into the mathematical machinery. Not only do they break symmetries, but they can also give the vacuum state an enormous latent energy that, curiously, behaves just like Lambda in cosmological models.

The embarrassment of having to resurrect the obsolete quantity Lambda is compounded when unification theories are used to predict its value. Instead of being at best a vanishingly minor ingredient to the universe, the predicted values are in some instances 10 to the power of 120 times greater than even the most generous astronomical upper limits!

It is an unpleasant fact of life for physicists that the best candidates for the Theory of Everything always have to be fine-tuned to get rid of their undesirable cosmological consequences. Without proper adjustment, these candidates may give correct predictions in the microscopic world of particle physics, but predict a universe which on its largest scales looks very different from the one we inhabit.

Like a messenger from the depths of time, the smallness – or absence – of the cosmological constant today is telling us something important about how to craft a correct Theory of Everything. It is a signpost of the way Nature’s symmetries are broken at low energy, and a nagging reminder that our understanding of the physical world is still incomplete in some fundamental way.

A LIKELY STORY

Most physicists expect the Theory of Everything will describe gravity the same way we now describe matter and the strong, weak and electromagnetic forces – in the language of quantum mechanics. Gravity is, after all, just another force in Nature. So far this has proven elusive, due in part to the sheer complexity of the equations of general relativity. Scientists since Einstein have described gravity ( as well as space and time) in purely geometric terms. Thus we speak of gravity as the “curvature of space-time”.

To acheive complete unification, the dialects of quantum matter and geometric space have to be combined into a single language. Matter appears to be rather precisely described in terms of the language of quantum mechanics. Quarks and electrons exchange force-carrying particles such as photons and gluons and thereby feel the electromagnetic and strong nuclear forces. But, gravity is described by Einstein’s theory of general relativity as a purely geometric phenomenon. These geometric ideas of curvature and the dimensionality of space have nothing to do with quantum mechanics.

To unify these two great foundations of physics, a common language must be found. This new language will take some getting used to. In it, the distinction between matter and space dissolves away and is lost completely matter becomes a geometric phenomenon, and at the same time, space becomes an exotic form of matter.

Beginning with work on a quantum theory of gravity by John Wheeler and Bryce DeWitt in the 1960’s, and continuing with the so-called superstring theory of John Schwartz and Michael Green in the 1980’s, a primitive version of such a ‘quantum-geometric’ language is emerging. Not surprisingly, it borrows many ideas from ordinary quantum mechanics.

A basic concept in quantum mechanics is that every system of elementary particles is defined by a mathematical quantity called a wave function. This function can be used, for example, to predict the probability of finding an electron at a particular place and time within an atom. Rather than a single quantity, the wave function is actually a sum over an infinite number of factors or ‘states’, each representing a possible measurement outcome. Only one of these states can be observed at a time.

By direct analogy, in quantum gravitation, the geometry of space-time, whether flat or curved, is only one of an infinite variety of geometric shapes for space-time, and therefore the universe. All of these possibilities are described as separate states in the wave function for the universe.

But what determines the probability that the universe will have the particular geometry we now observe out of the infinitude of others? In quantum mechanics, the likelihood that an electron is located somewhere within an atom is determined by the external electric field acting on it. That field is usually provided by the protons in the atomic nucleus. Could there be some mysterious field ‘outside’ our universe that determines its probability?

According to Cambridge University theorist Stephen Hawking, this is the wrong way to look at the problem. Unlike the electron acted upon by protons, our universe is completely self-contained. It requires no outside conditions or fields to help define its probability. The likelihood that our universe looks the way it does depends only on the strengths of the fields within it.

Among these internal fields, there may even be ones that we haven’t yet discovered. Could the cosmological constant be the fingerprint in our universe of a new ‘hidden’ field in Nature? This new field could affect the likelihood of our universe just as a kettle of soup may contain unknown ingredients although we can still precisely determine the kettle’s mass.

A series of mathematical considerations led Hawking to deduce that the weaker the hidden field becomes, the smaller will be the value we observe for the cosmological constant, and surprisingly, the more likely will be the current geometry of the universe.

This, in turn, implies that if Lambda were big enough to measure by astronomers in the first place, our universe would be an improbable one. Philosophically, this may not trouble those who see our cosmos as absolutely unique, but in a world seemingly ruled by probability, a counter view is also possible. There may, in fact, exist an infinite number of universes, but only a minority of them have the correct blend of physical laws and physical conditions resembling our life-nurturing one.

Hawking continued his line of speculation by suggesting that, if at the so-called Planck scale of 10 to the power of -33 centimeters the cosmos could be thought of as an effervescent landscape, or “space-time foam”, then perhaps a natural mechanism could exist for eliminating the cosmological constant for good.

One of the curiosities of combining the speed of light and Newton’s constant of gravitation from general relativity, with Planck’s constant from quantum mechanics, is that they can be made to define unique values for length, time and energy. Physicists believe that at these Planck scales represented by 10 to the power of -33 centimeters and 10 to the power of -43 seconds, general relativity and quantum mechanics blend together to become a single, comprehensive theory of the physical world: The Theory Of Everything. The energy associated with this unification, 10 to the power of 19 billion electron volts, is almost unimaginably big by the standards of modern technology.

The universe itself, soon after the Big Bang, must also have passed through such scales of space, time and energy during its first instants of existence. Cosmologists refer to this period as the Planck Era. It marks the earliest times that physicists are able to explore the universe’s physical state without having a complete Theory of Everything to guide them.

Harvard University physicist Sidney Coleman has recently pursued this thought to a possible conclusion. Instead of some mysterious new field in Nature, maybe the Lambda term appears in our theories because we are using the wrong starting model for the geometry of space at the Planck scale.

Previous thinking on the structure of space-time had assumed that it behaved in some sense like a smooth rubber sheet. Under the action of matter and energy, space-time could be deformed into a variety of shapes, each a possible geometric state for the universe. Nearly all candidates for the Theory of Everything’s embed their fields and symmetries in such a smooth geometrical arena.

But what if space-time were far more complicated? One possibility is that ‘wormholes’ exist, filling space-time with a network of tunnels. The fabric of space-time may have more in common with a piece of Swiss cheese than with a smooth rubber sheet.

According to Coleman, the addition of wormholes to space-time means that, like the ripples from many stones tossed into a pond, one geometric state for the universe could interfere with another. The most likely states ( or the biggest ripples) would win out. The mathematics suggest that quantum wormhole interference at the Planck scale makes universes with cosmological constants other than zero exceedingly unlikely.

How big would wormholes have to be to have such dramatic repurcussions? Surprisingly, the calculations suggest that small is beautiful. Wormholes the size of dogs and planets would be very rare. Universes containing even a few of them would exist with a vanishingly low probability. But wormholes smaller than 10 to the power of -33 centimeters could be everywhere. A volume the size of a sugar cube might be teeming with uncounted trillions of them flashing in and out of existence!

Coleman proposes that the action of these previously ignored mini- wormholes upon the geometric fabric of the universe that forces Lambda to be almost exactly zero. Like quantum ‘Pac Men’, they gobble up all the latent energy of space-time that would otherwise have appeared to us in the form of a measureable cosmological constant!

The addition of wormholes to the description of space-time admits the possibility that our universe did not spring into being aloof and independent, but was influenced by how other space-times had already evolved – ghostly mathematical universes with which we can never communicate directly.

The most likely of these universes had Lambda near zero, and it is these states that beat out all other contenders. In a bizarre form of quantum democracy, our universe may have been forced to follow the majority, evolving into the high probability state we now observe, without a detectable cosmological constant.

Wormholes? Wave functions? Hidden fields? The answer to the cosmological constant’s smallness, or absence, seems to recede into the farthest reaches of abstract thinking, faster than most of us can catch up.

As ingenious as these new ideas may seem, the final pages in this unusual story have probably not been written, especially since we can’t put any of these ideas to a direct test. It is a tribute to Einstein’s genius that even his ‘biggest blunder’ made near the beginning of this century still plagues physicists and astronomers as we prepare to enter the 21st century. Who would ever have thought that something that may not even exist would lead to such enormous problems!


Candidates for the Dark Matter

What is the nature of the "dark matter", this mysterious material that exerts a gravitational pull, but does not emit nor absorb light? Astronomers do not know.

There are a number of plausible speculations on the nature of the dark matter:

  • Brown Dwarfs: if a star's mass is less than one twentieth of our Sun, its core is not hot enough to burn either hydrogen or deuterium, so it shines only by virtue of its gravitational contraction. These dim objects, intermediate between stars and planets, are not luminous enough to be directly detectable by our telescopes. Brown Dwarfs and similar objects have been nicknamed MACHOs (MAssive Compact Halo Objects) by astronomers. These MACHOs are potentially detectable by gravitational lensing experiments. If the dark matter is made mostly of MACHOs, then it is likely that baryonic matter does make up most of the mass of the universe.
  • Supermassive Black Holes: these are thought to power distant "K" type quasars. Some astronomers speculate that dark matter may be made up of copious numbers of black holes. These black holes are also potentially detectable through their lensing effects.
  • New forms of matter: particle physicists, scientists who work to understand the fundamental forces of nature and the composition of matter, have speculated that there are new forces and new types of particles. One of the primary motivations for building "supercolliders" is to try to produce this matter in the laboratory. Since the universe was very dense and hot in the early moments following the Big Bang, the universe itself was a wonderful particle accelerator. Cosmologists speculate that the dark matter may be made of particles produced shortly after the Big Bang. These particles would be very different from ordinary "baryonic matter". Cosmologists call these hypothetical particles WIMPs (for Weakly Interacting Massive Particles) or "non-baryonic matter".

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Matter and energy are interchangeable if you know what matter and energy really are. Both processes actually occur in our sun. The universe will last forever but we will not, the solar system will not, the milky way will not. If you could determine the age of the elemental atoms comprising the average human, then parts of us are trillions, yes, trillions of years old. The primary constituents of those atoms/energy will never cease to exist. Only the patterns change. Human patterns are very finite. Atomic patterns are very long lived. The primary constituents , just like the universe, never die. However, change is constant. Happy trails, guardians. anon989843 yesterday

Haven't you figured out yet that theories that lead to dead ends are 'dead end theories'. The 'big bang' theory is squarely in this category, and thankfully, more scientists are beginning to figure that out. Gravity is only part of the equation when it comes to the workings of the universe.

On another point, the continuation of the religious brainwashing of a major portion of the youth on this planet serves no positive purpose to man as a whole. This simply demonstrates human nature at its worst: man controlling man. If you were God, how would you feel if someone did things on your behalf without your permission. The 'big bang' theory is as much a 'con' as religion. Happy trails earthlings. anon953370 now

It won't "last" forever in the sense that there will be the "same" thing after a very extended period of time, but as it changes constantly, this will last forever and ever and ever, and it even might contract and "die" as we understand this process today. It will only contract to an extend that was before the "big bang" - and bang! The whole thing will start over again and again -- that's for sure! anon346601 August 29, 2013

Yes, stars burn hydrogen but galaxies produce hydrogen. The hydrogen cycle is but a small part of the universal cycle. I think scientists generally become too focused and specific in their education and later in their endeavors to put it all together.

The universe is cyclic in nature, without beginning or end, and self balancing. One may come to understand it because all the processes are going on at the same time just not in the same place, but certainly within our e-m observable range. I don't consider myself to be smart but I do think some scientists are just dumb. Mark my words: within 50 years they will be teaching the entire process in grade school. anon345003 August 14, 2013

Surely the universe, or at least a large proportion of the matter, can't last forever. Stars only have a finite amount of fuel for their nuclear reactions. Once this is used up, they die. Unless new stars can be formed endlessly from some unknown source of hydrogen, then the universe is going to end up a very cold, dark and lonely place. Perhaps the space itself will continue to exist, but complex life won't -- that seems fairly certain. anon319797 February 14, 2013

Rest easy folks. The universe will last forever. It is a self balancing system which is not expanding. It only seems to be. I wonder how long it will take the mental midgets who rule the scientific community today to figure that one out.

Isn't it amazing how theoretical science, without intuitive thinking, degenerates into science fiction? Someone should do a study on how the Nobel Prize has contributed to junk science. I love science fiction, but if you're the kind of person who believes we only have so much time on earth before an apocalypse, then it's not comforting to know these boys (our brightest minds?) are throwing it away. When they do understand the self-balancing process of the universe, they will understand. SteamLouis October 26, 2012

@ysmina-- You mean like a second big bang?

Scientists are also saying that the universe is constantly expanding. At one point, it's supposed to become so large that the temperature of the universe will either cause everything to freeze or to burn out.

There are so many theories about the end of the universe out there. ysmina 6 hours ago

I personally think that our universe is contained within other universes. So even though it will close in on itself and disappear one day, it will be replaced by another universe.

It's also kind of pointless to think about because none of us are going to be here to witness any of this. bluedolphin 14 hours ago

From the point of view of religious theory, one argument is that the universe will eventually come to an end because we have already been informed by God about the apocalypse. The end of the world or the universe is mentioned by many religious texts.

Scientists might think that the universe will last an indefinite amount of time but I don't think that any of these estimations are accurate because ultimately, a supreme being will make that decision. anon294712 October 2, 2012

"Is it possible that some particles in universe can travel faster than light?"

According to physics, technically not, but it is known that when something approaches the speed of light that time slows down substantially.

So, say you were on a ship that approached light speed and time slowed down. You could technically travel a distance for 30 years that would usually take you 100 years (3:10 ratio is not correct, just an example) at that same speed if time didn't slow down.

The catch here is that time only slows down for the ship moving at near light speed so everything else would have aged 100 years, where you have only aged 30. This is how time travel to the future is thought to be possible, as well.

My point is that no, you technically didn't travel past the speed of light, but you traveled 100 years' worth of distance in 30 years, so wrap your mind around that. anon221452 October 12, 2011

"The question of how long the universe will last is related to the question of how long the human species, or our descendants, will last"

Nein, ist es nicht. It's related to how long the universe itself will exist with or without humans. Just because humans are gone doesn't mean other life forms or species don't exist elsewhere. At best, you could say it's related to how long the universe will be able to support life, period. anon93480 July 4, 2010

According to Quantum Theory it is possible. AnissimovM 6 hours ago

Is the possible that some particles in universe can travel faster than light?



Bemerkungen:

  1. Bundy

    Kostbare Informationen

  2. Melampus

    Ich glaube, ich mache Fehler. Ich schlage vor, darüber zu diskutieren.

  3. Tumi

    5-Punkte - C-Klasse.

  4. Dwaine

    Einerseits geht die Fantasie moderner Blogger über alle Grenzen hinaus, aber gleichzeitig ist dies immer süchtig. Ich kann keinen Tag leben, ohne meine Blogging -Freunde zu besuchen. Sie zum Beispiel! ;))



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