imported>Mosmas: /* Form und Volumen */Satzbau

2026-02-19T17:50:06Z

Form und Volumen: Satzbau

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{{Begriffsklärungshinweis}}
{{Weiterleitungshinweis|Weltall|Die Bezeichnung ''Weltall'' wird auch mit der Bedeutung von [[Weltraum]] verwendet.}}
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! colspan="2" style="background:lemonchiffon;"| Universum
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! colspan="2" style="background:black;"| [[Datei:Hubble ultra deep field.jpg|300px]]
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| colspan="2" style="text-align:center; background:Lightgray;" | Das Bild [[Hubble Ultra Deep Field]] bietet einen sehr tiefen Blick ins Universum. (Das Foto umfasst einen [[Raumwinkel]], der ungefähr dem 150. Teil der durchschnittlichen [[Winkelschätzung#Winkel unter 20°|Mondscheibe]] entspricht.)
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! colspan="2" style="background:lemonchiffon;"| Physikalische Eigenschaften (bezogen auf das [[Beobachtbares Universum|beobachtbare Universum]])
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|[[Radius]] || > 46,50 [[Milliarde|Mrd.]] [[Lichtjahr|Lj]]<ref>J. Richard Gott III u. a.: ''A Map of the Universe.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Ausgabe 624, Nr. 2, {{arXiv|astro-ph/0310571}}.</ref>
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| [[Masse (Physik)|Masse]] (Hubble Sphäre) || ca. 1053 [[Kilogramm|kg]]
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| Mittlere [[Dichte]] || ca. 10−26 [[Kilogramm|kg]]/[[Kubikmeter|m3]]
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| Alter || 13,787 ± 0,020 Mrd. [[Jahr]]e<ref>{{Literatur |Titel=Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters |Sammelwerk=Astronomy & Astrophysics |Band=641 |Verlag=Planck Collaboration |Datum=2020 |Sprache=en |DOI=10.1051/0004-6361/201833910 |arXiv=1807.06209 |bibcode=2020A&A...641A...6P |Seiten=A6 |Fundstelle=PDF Seiten 15, Tabelle 2: "Age/Gyr", letzte Spalte}}</ref>
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| Anzahl [[Galaxie]]n || ca. 2 [[Billion|Bio.]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/hubble-reveals-observable-universe-contains-10-times-more-galaxies-than-previously-thought |titel=Hubble Reveals Observable Universe Contains 10 Times More Galaxies Than Previously Thought |werk=NASA |abruf=2018-01-22}}</ref>
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|[[Temperatur]] [[Hintergrundstrahlung]] || 2,72548 [[Kelvin|K]]<ref>{{Literatur |Autor=Kenneth R. Lang |Titel=A Companion to Astronomy and Astrophysics. Chronology and Glossary with Data Tables. |Verlag=Springer |Datum=2006 |Seiten=242}}</ref>
|}
[[Datei:Structure of the Universe.jpg|mini|Struktur des Universums]]
Das '''Universum''' (von {{laS|universus|de=gesamt}}), auch der '''Kosmos''' oder das '''Weltall''' genannt, ist die Gesamtheit von Raum, Zeit und aller Materie und Energie darin. Das [[Beobachtbares Universum|beobachtbare Universum]] beschränkt sich hingegen auf die vorgefundene Anordnung aller [[Materie]] und [[Energie]], angefangen bei den [[Elementarteilchen|elementaren Teilchen]] bis hin zu den großräumigen Strukturen wie [[Galaxie]]n und [[Galaxienhaufen]].

Die [[Kosmologie]], ein Teilgebiet sowohl der [[Physik]] als auch der gegenwärtigen [[Philosophie der Naturwissenschaften]], befasst sich mit dem Studium des Universums und versucht Eigenschaften des Universums wie beispielsweise die Frage nach der [[Feinabstimmung der Naturkonstanten]] zu beantworten.

Die heute allgemein anerkannte Theorie zur Beschreibung der großräumigen Struktur des Universums ist das [[Standardmodell der Kosmologie]]. Sie beruht auf der [[Allgemeine Relativitätstheorie|allgemeinen Relativitätstheorie]] in Kombination mit astronomischen Beobachtungen. Auch die [[Quantenphysik]] hat wichtige Beiträge zum Verständnis speziell des frühen Universums der Zeit kurz nach dem [[Urknall]] geliefert, in dem die [[Dichte]] und [[Temperatur]] sehr hoch waren. Wahrscheinlich wird ein erweitertes Verständnis des Universums erst erreicht, wenn die [[Physik]] eine Theorie entwirft, die die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik vereint. Diese „theory of everything“ oder auch [[Weltformel]] genannte Theorie der [[Quantengravitation]] soll die vier [[Grundkräfte der Physik]] einheitlich erklären.

== Herkunft der Bezeichnungen ==
Das Wort „Universum“ wurde im 17. Jahrhundert von [[Philipp von Zesen]] durch das Wort „Weltall“ verdeutscht.<ref name="Pöppelmann2009">{{cite book |author=Christa Pöppelmann |title=1000 Irrtümer der Allgemeinbildung |url=https://books.google.de/books?id=5IWrZyVZwbUC&pg=PA191&hl=de |date=Januar 2009 |publisher=Compact-Verlag |isbn=978-3-8174-6689-4 |pages=191}}</ref> Während das Universum bzw. Weltall alles umfasst, ist mit dem Begriff ''[[Weltraum]]'' nur der [[Raum (Physik)|Raum]] außerhalb der [[Erdatmosphäre]] und außerhalb der Atmosphären anderer Himmelskörper gemeint, in dem nahezu ein [[Vakuum]] herrscht. Umgangssprachlich wird „Weltall“ oder „All“ aber auch mit der Bedeutung von „Weltraum“ verwendet.

Die Bezeichnung „Kosmos“ ist aus {{grcS|κόσμος|de=Ordnung}} entlehnt. Sie geht auf den Philosophen [[Anaximenes]] (6. Jahrhundert v. Chr.) zurück, der sie im Rahmen der [[Pneuma]]lehre verwendete.<ref>[[Paul Diepgen]], [[Heinz Goerke]]: ''[[Ludwig Aschoff|Aschoff]]/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin.'' 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S. 6.</ref> Über die Bedeutung der Bezeichnung „Universum“ hinausgehend, bringt sie zum Ausdruck, dass sich das Universum in einem „geordneten“ Zustand befinde – „Kosmos“ bildete demnach einen Gegenbegriff zum [[Chaos]].

== Entstehung ==
Die klassische und heute weithin anerkannte [[Urknalltheorie]] geht davon aus, dass das Universum in einem bestimmten Augenblick, dem [[Urknall]], aus einer [[Singularität (Astronomie)|Singularität]] heraus entstanden ist und sich seitdem ausdehnt (''siehe'' [[Expansion des Universums]]). Zeit, Raum und Materie sind demnach mit dem Urknall entstanden. Zeiten „vor“ dem Urknall und Orte „außerhalb“ des Universums sind physikalisch nicht definierbar. Daher gibt es in der Physik weder ein räumliches „Außerhalb“ noch ein zeitliches „Davor“ noch eine Ursache des Universums. Erst das Modell eines [[Multiversum]]s würde diese Theorie verändern.

Da die naturwissenschaftlichen Gesetze für die extremen Bedingungen während der ersten etwa 10−43 Sekunden ([[Planck-Zeit]]) nach dem Urknall nicht bekannt sind, beschreibt die Theorie den eigentlichen Vorgang streng genommen nicht. Erst nach Ablauf der Planck-Zeit können die weiteren Abläufe physikalisch nachvollzogen werden. So lässt sich dem frühen Universum z. B. eine Temperatur von 1,4 · 1032 [[Kelvin|K]] ([[Planck-Temperatur]]) zuordnen.

Wegen des Horizontproblems und des Flachheitsproblems wurde 1979 von [[Alan Guth]] eine [[Inflation (Kosmologie)|Inflationsphase des Universums]] vorgeschlagen, in der das Universum beschleunigt expandierte. Diese Idee wird durch die 1998 von den beiden Forschergruppen um [[Adam Riess]], [[Brian P. Schmidt]] und [[Saul Perlmutter]] beobachtete heutige beschleunigte Expansion gestützt. Der klassische heiße Big Bang wird daher in der modernen Kosmologie an das Ende der Inflationsphase verlagert, als sich nach dieser Theorie das falsche Vakuum in reelle Teilchen verwandelte, so dass hier keine Singularität auftritt. Man nimmt an, dass sich das Universum hierbei zumindest um den Faktor e70≈2100 vergrößerte.

Als Alternative zur Urknalltheorie existieren mehrere Modelle eines [[Zyklisches Universum|zyklischen Universums]], gemäß derer das Universum auch vor dem Urknall schon existierte (beispielsweise [[Big Bounce]], unter anderem vertreten von [[Martin Bojowald]]).

== Alter und Zusammensetzung ==
[[Datei:M31bobo.jpg|mini|Die [[Andromeda-Galaxie]], die der Erde am nächsten gelegene größere Galaxie]]

Das Alter des Universums ist aufgrund von Präzisionsmessungen durch das [[Planck-Weltraumteleskop|Weltraumteleskop Planck]] sehr genau gemessen: 13,81 ± 0,04 Milliarden Jahre. Eine frühere Ermittlung des Alters durch den [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] ergab das etwas ungenauere Ergebnis von 13,7 Milliarden Jahren. Das Alter kann auch durch [[Extrapolation]] von der momentanen Expansionsgeschwindigkeit des Universums auf den Zeitpunkt, an dem das Universum in einem Punkt komprimiert war, berechnet werden. Diese Berechnung hängt aber stark von der Zusammensetzung des Universums ab, da [[Materie (Physik)|Materie]] bzw. [[Energie]] durch Gravitation die Expansion verlangsamen. Die bisher nur indirekt nachgewiesene [[Dunkle Energie]] kann die Expansion allerdings auch beschleunigen. So können verschiedene Annahmen über die Zusammensetzung des Universums zu verschiedenen Altersangaben führen. Durch das Alter der ältesten Sterne kann eine untere Grenze für das Alter des Universums angegeben werden. Im aktuellen Standardmodell stimmen die Ergebnisse dieser Methoden sehr gut überein.

[[Datei:The brilliant star VFTS 682 in the Large Magellanic Cloud.jpg|mini|Der [[30 Doradus|Tarantelnebel]]]]
Sämtliche Berechnungen für das Alter des Universums setzen voraus, dass der Urknall tatsächlich als zeitlicher Beginn des Universums betrachtet werden kann, was wegen Unkenntnis der physikalischen Gesetze für den Zustand unmittelbar nach Beginn des Urknalls nicht gesichert ist. Zwar kann ein ''statisches'' Universum, das unendlich alt ''und'' unendlich groß ist, ausgeschlossen werden, nicht jedoch ein ''dynamisches'' unendlich großes Weltall. Dieses wird unter anderem durch die beobachtete [[Expansion des Weltalls]] begründet. Des Weiteren wies schon 1823 der [[Astronom]] [[Heinrich Wilhelm Olbers]] darauf hin, dass bei unendlicher Ausdehnung und unendlichem Alter eines statischen Universums der Nachthimmel hell leuchten müsste ([[Olberssches Paradoxon]]), da jeder Blick, den man in den Himmel richtet, automatisch auf einen Stern fallen müsste. Ist das Universum allerdings unendlich groß, hat aber nur ein endliches Alter, so hat das Licht von bestimmten Sternen die Erde einfach noch nicht erreicht.

Der Raum zwischen [[Galaxie]]n ist nicht vollständig leer, sondern enthält neben Sternen und Staubwolken unter anderem auch [[Wasserstoff]]-Gas. Dieses [[Intergalaktisches Medium|intergalaktische Medium]] hat eine Dichte von etwa einem [[Atom]] pro Kubikmeter. Innerhalb von Galaxien ist die Dichte der Materie jedoch wesentlich höher. Desgleichen ist der Raum von [[Feld (Physik)|Feldern]] und [[Strahlung]] durchsetzt. Die Temperatur der [[Hintergrundstrahlung]] beträgt 2,7 [[Kelvin]] (also etwa −270 °C). Sie entstand 380.000 Jahre nach dem Urknall. Das Universum besteht nur zu einem kleinen Teil aus der bekannten [[Materie (Physik)|Materie]] und [[Energie]] (5 %), von denen wiederum nur 10 % Licht aussenden und dadurch sichtbar sind. Einen größeren Teil (27 %) macht [[Dunkle Materie]] aus. Dunkle Materie ist durch eine Vielzahl von Beobachtungen indirekt nachgewiesen, aber ihre Zusammensetzung ist noch weitgehend unverstanden. Der größte Teil ist [[Dunkle Energie]] (68 %), die für die beschleunigte Expansion verantwortlich ist.<ref>''Astronomie – Planeten, Sterne, Galaxien.'' GEO Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG. GEO Themenlexikon. Bd. 5. GEO, Gruner+Jahr, Mannheim 2007. ISBN 3-7653-9425-4.</ref> Auf die Dunkle Energie wurde aus den Daten von weit entfernten Supernovaexplosionen geschlossen, ihre Existenz wird durch Satelliten wie [[Cosmic Background Explorer|COBE]], [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] und [[Planck-Weltraumteleskop|Planck]], Ballonexperimente wie [[BOOMERanG]] sowie [[Gravitationslinseneffekt]]e und die Galaxienverteilung im Universum bestätigt.

== Form und Volumen ==
[[Datei:Welche Form hat das Universum?.webm|mini|Video: Welche Form hat das Universum?]]

Intuitiv liegt die Vermutung nahe, dass aus der [[Urknall]]theorie eine „Kugelform“ des Universums folgt; das ist jedoch nur eine von mehreren Möglichkeiten. So wurden neben einem flachen unendlichen Universum viele andere Formen vorgeschlagen, darunter beispielsweise eine [[Hypertorus]]form oder auch die in populärwissenschaftlichen Publikationen als „Fußballform“ ([[Dodekaeder]])<ref>''[https://www.nature.com/news/2003/031006/full/news031006-8.html Universe could be football shaped]'' bei: ''nature.com'', 9. Oktober 2003, abgerufen am 30. März 2021.</ref> und „Trompetenform“ bekannt gewordenen Formen. Einige Daten des Satelliten [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] sprechen auch dafür, dass das Universum ein [[Ellipsoid]] ist.<ref>''[https://www.astronews.com/news/artikel/2006/09/0609-019.shtml Das Universum – Ein Ellipsoid?]'' Bei: ''Astronews.com.'' 27. September 2006, abgerufen am 23. Juni Mai 2008.</ref>

Im CDM-Standardmodell (CDM von engl. ''C''old ''D''ark ''M''atter, „kalte dunkle Materie“) sowie dem aktuelleren [[Lambda-CDM-Standardmodell]], das die gemessene Beschleunigung der Expansion des Universums berücksichtigt, ist das Universum flach; das heißt, der Raum wird durch die [[euklidische Geometrie]] beschrieben. Ein solches Universum muss nicht zwingend ein unendliches Volumen haben, da auch kompakte [[Topologie (Mathematik)|Topologien]] für den Raum möglich sind. Auf der Basis der verfügbaren Beobachtungen kann nur eine grobe untere Grenze für die Ausdehnung des Universums angegeben werden. Nach Neil J. Cornish<ref>''{{Webarchiv |url=http://www.physics.montana.edu/people/facdetail.asp?id_PersonDetails=8 |text=Neil J. Cornish, Ph.D – Professor. |wayback=20120204083738}}.''</ref> von der [[Montana State University]] zeigen Daten des Satelliten WMAP, dass das Universum gemäß den meisten Modellen einen Durchmesser von mindestens 90 Milliarden [[Lichtjahr]]en besitzen muss. Im Lambda-CDM-Standardmodell wird daher meist eine flache Geometrie mit unendlicher Ausdehnung betrachtet.

[[Datei:Observable Universe German Annotations.png|mini|Von der Erde übertragene [[Antennenfernsehen|Fernsehsignale]] erreichen niemals den Rand dieses Bildes.]]
Hintergrund der berechneten Mindestgröße ist, dass eine Krümmung des Universums nicht gemessen werden konnte. Die Messungenauigkeit ist aber mit 0,2 % relativ groß. Geht man davon aus, dass diese Messungenauigkeit zu einer Krümmung des Universums von ebendiesen maximal 0,2 % führt, so könnte das Universum in sich selbst zurückgekrümmt sein. Die [[Krümmung]] könnte aber tatsächlich null sein oder sie könnte einen Wert zwischen null und der maximalen denkbaren Krümmung annehmen. Im ersten Fall wäre das Universum unendlich groß, im letzteren wäre es größer als 2 Billionen Lichtjahre.

:<math>r = \pi R > </math> 1 Billion Lichtjahre
:<math>R > \frac{c}{H_0 \sqrt{-\Omega_k}}</math> Krümmungsradius
:H₀ Hubble Konstante
:Ωk > −0,002 Krümmungsparameter
:<math>V = 2R^3\pi^2 > 6\cdot 10^{92}</math> m³

Da das Universum 13,8 Mrd. Jahre alt ist, können nur Objekte wahrgenommen werden, deren Licht maximal einen Lichtweg von 13,8 Mrd. Lichtjahren zurückgelegt haben. Dies ist das [[Beobachtbares Universum|beobachtbare Universum]]. Das sichtbare Universum wird weiter dadurch eingeschränkt, dass das Universum bis ca. 372 tausend Jahre nach dem Urknall undurchsichtig war. Zu diesem Zeitpunkt bildeten sich die ersten stabilen Atome (weit überwiegend Wasserstoff und Helium) aus dem vorherigen Plasma, größere Strukturen wie Sterne und Galaxien werden erst viele Millionen Jahre später erwartet. Da sich in den vergangenen 13,8 Mrd. Jahren der Raum stark ausgedehnt hat, befinden sich die Orte, von denen Objekte vor 13,8 Mrd. Jahren Licht ausgesandt haben, heute mehr als etwa 45 Mrd. Lichtjahre entfernt. Die Objekte selbst können sich durch Eigenbewegung innerhalb des Raumes in der Zeitspanne von 13,8 Mrd. Jahren von diesen Orten noch darüber hinaus weiter entfernt haben.<ref>''[https://www.welt.de/wissenschaft/article160309660/Wie-gross-ist-unser-flaches-Universum.html Wie groß ist unser flaches Universum?]'' Bei: ''welt.de.'' 21. Januar 2015, abgerufen am 1. März 2020.</ref>

Wichtig ist der Unterschied zwischen ''Unendlichkeit'' und ''Unbegrenztheit:'' Auch wenn das Universum ein endliches Volumen besäße, könnte es unbegrenzt sein. Anschaulich lässt sich dieses Modell folgendermaßen darstellen: Eine Kugeloberfläche (Sphäre) ist endlich, besitzt aber auf dieser Fläche keinen Mittelpunkt und ist unbegrenzt (man kann sich auf ihr fortbewegen, ohne jemals einen Rand zu erreichen). So wie eine zweidimensionale Kugeloberfläche (S²) eine dreidimensionale Kugel (B³) umhüllt, kann man, falls das Universum nicht flach, sondern gekrümmt ist, sich den dreidimensionalen Raum als Hülle (S³) einer vierdimensionalen Kugel (B⁴) vorstellen. Wohlgemerkt dient dies lediglich der Veranschaulichung, denn das Universum ist in der klassischen Kosmologie nicht in einen höherdimensionalen Raum eingebettet.

=== Zusammenhang zwischen Massendichte, lokaler Geometrie und Form ===
Obwohl die lokale [[Geometrie]] der Raumzeit sehr nahe an einer [[Euklidische Geometrie|euklidischen Geometrie]] liegt, ist auch eine [[Sphärische Geometrie|sphärische]] oder [[hyperbolische Geometrie]] nicht ausgeschlossen. Da die lokale Geometrie mit der globalen Form ([[Topologie (Mathematik)|Topologie]]) und dem Volumen des Universums verknüpft ist, ist letztlich auch unbekannt, ob das Volumen endlich ist (mathematisch ausgedrückt: ein [[Kompakter Raum|kompakter]] topologischer Raum) oder ob das Universum einen unendlichen Rauminhalt besitzt. Welche Geometrien und Formen für das Universum möglich sind, hängt gemäß den [[Friedmann-Gleichungen]], welche die Entwicklung des Universums im Standard-Urknallmodell beschreiben, wiederum wesentlich von der Energiedichte bzw. der Massendichte im Universum ab:
* Ist diese Dichte kleiner als ein bestimmter, als kritische Dichte bezeichneter Wert, so wird die globale Geometrie als hyperbolisch bezeichnet, da sie als das dreidimensionale Analogon zu einer zweidimensionalen hyperbolischen Fläche angesehen werden kann. Ein hyperbolisches Universum ist offen, d. h., ein gegebenes Volumenelement innerhalb des Universums dehnt sich immer weiter aus, ohne jemals zum Stillstand zu kommen. Das Gesamtvolumen eines hyperbolischen Universums kann sowohl unendlich als auch endlich sein.
* Ist die Energiedichte exakt gleich der kritischen Dichte, ist die Geometrie des Universums flach. Das Gesamtvolumen eines flachen Universums ist im einfachsten Fall, wenn man einen [[Euklidischer Raum|euklidischen Raum]] als einfachste Topologie annimmt, unendlich. Es sind aber auch Topologien mit endlichem Rauminhalt mit einem flachen Universum zu vereinbaren. Beispielsweise ist ein Hyper[[torus]] als Form möglich. Auch ein flaches Universum ist wie das hyperbolische Universum offen, ein gegebenes Volumenelement dehnt sich also immer weiter aus. Seine Expansion verlangsamt sich jedoch zusehends, sodass nach unendlicher Zeit eine endliche Ausdehnung erreicht ist.
* Ist die Energiedichte größer als die kritische Dichte, wird das Universum als „sphärisch“ bezeichnet. Das Volumen eines sphärischen Universums ist endlich. Im Gegensatz zum flachen und zum hyperbolischen Universum kommt die Ausdehnung des Universums irgendwann zum Stillstand und kehrt sich danach um. Das Universum „stürzt“ also wieder in sich zusammen.

Gegenwärtige astronomische Beobachtungsdaten erlauben es nicht, die Form des Universums zu bestimmen. Die bisher gemessene Energiedichte des Universums liegt also so nahe an der kritischen Dichte, dass die Genauigkeit der Beobachtung es nicht ermöglicht, zwischen den drei grundlegenden Fällen zu unterscheiden.

:<math>\rho_c = \frac{3H_0^2}{8\pi G} \approx \rho \approx 10^{-26}</math> kg/m³

Dunkle Energie beeinflusst weiterhin die Expansionseigenschaften des Universums. So führt ein großer Anteil von Dunkler Energie dazu, dass ein sphärisches Universum nicht in sich zusammenstürzt oder ein flaches Universum sich immer weiter beschleunigt. Bestimmte Formen der Dunklen Energie können sogar dazu führen, dass das Universum lokal schneller als Lichtgeschwindigkeit expandiert und so in einem [[Big Rip]] auseinandergerissen wird, da keine Wechselwirkungen zwischen Teilchen mehr stattfinden können.

=== Konsequenzen eines unendlichen Raumzeitvolumens ===
Die Annahme eines Universums mit einem unendlichen Raumzeitvolumen wirft einige Fragen nach den [[Erkenntnistheorie|erkenntnistheoretischen]] Konsequenzen dieser Annahme auf. Hier spielt besonders das [[Anthropisches Prinzip|anthropische Prinzip]] eine Rolle, wie es z. B. von [[Brandon Carter]] formuliert wurde.<ref>B. Carter: ''Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology.'' In: ''Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data.'' Copernicus Symposium 2. IAU Symposium. Bd. 63. Reidel, Dordrecht 1974, S. 291–298. ISBN 90-277-0456-2.</ref> Danach muss – in der vorsichtigsten Interpretation – zumindest die Notwendigkeit der Existenz eines Beobachters bei der Interpretation astronomischer Daten berücksichtigt werden; d. h., Beobachtungsdaten sind nicht notwendigerweise repräsentativ für das gesamte Universum.

Beispiele für Folgerungen, die verschiedentlich daraus gezogen wurden, sind etwa, dass ein lokal scheinbar lebensfreundliches Universum im Ganzen extrem lebensfeindlich sein kann oder dass selbst extrem unwahrscheinliche, aber mögliche Ereignisse sich in einem solchen Universum unendlich oft ereignen müssten.<ref>Nick Bostrom: ''Anthropic Bias Observation Selection Effects in Science and Philosophie.'' Routledge, New York 2002. ISBN 0-415-93858-9.</ref> In neuerer Zeit hat u. a. der Physiker [[Max Tegmark]] behauptet, dass aus dem gegenwärtigen Standardmodell des Universums zusammen mit der Quantentheorie folge, dass im Durchschnitt alle <math>{10}^{{10}^{29}}</math> Meter eine „Zwillingswelt“ existieren müsse.<ref>[[Max Tegmark]]: ''[https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0302131.pdf Parallel Universes.]'' 2003; gekürzt veröffentlicht in ''[https://space.mit.edu/home/tegmark/PDF/multiverse_sciam.pdf Scientific American],'' Mai 2003.</ref> Die von Tegmark genannten Argumente treffen auch auf ein Universum mit endlichem, aber hinreichend großem Volumen zu. Diese Argumente wie auch die Folgerungen sind allerdings umstritten und wurden z. B. in der Publikation ''About the Infinite Repetition of Histories in Space'' durch den Satz „''these scenarios remain no more than literary tales''“ beschrieben.<ref>[[Francisco José Soler Gil]], [[Manuel Alfonseca]]: ''[[arxiv:1301.5295|About the Infinite Repetition of Histories in Space (2013)]]'', abgerufen am 31. Mai 2020.</ref>

== Strukturen ==
{{Hauptartikel|Struktur des Kosmos}}
{{Siehe auch|Position der Erde im Universum}}

Auf der größten beobachtbaren Skala findet man [[Galaxienhaufen]], die sich zu noch größeren [[Superhaufen]] zusammenfinden. Diese bilden wiederum fadenartige [[Filament (Kosmologie)|Filamente]], die riesige, blasenartige, praktisch galaxienfreie Hohlräume (engl. [[Void (Astronomie)|Voids]], void = leer) umspannen. Man spricht mitunter auch von der ''wabenartigen Struktur'' (engl. ''cosmic web'') des Universums. Es ergibt sich die folgende Rangfolge von den größten zu den kleinsten Strukturen des [[Beobachtbares Universum|beobachtbaren Universums]]:[[Datei:Milky Way IR Spitzer.jpg|mini|Die [[Milchstraße]]]]
# [[Large Quasar Group]] (LQG) (Bsp.: [[U1.27]], Durchmesser: etwa 4 Mrd. Lichtjahre)
# [[Filamente und Voids]] (Bsp.: [[Große Mauer (Astronomie)|Große Mauer]], Durchmesser: etwa 1 Mrd. Lichtjahre)
# [[Superhaufen]] (Bsp.: [[Virgo-Superhaufen]], Durchmesser: etwa 200 Millionen Lichtjahre)
# [[Galaxiengruppen und Galaxienhaufen]] (Bsp.: [[Lokale Gruppe]], Durchmesser: etwa 10 Millionen Lichtjahre)
# [[Galaxie]]n (Bsp.: [[Milchstraße]], Durchmesser: etwa 100.000 Lichtjahre)
# [[Sternhaufen]] ([[Kugelsternhaufen]], [[Offener Sternhaufen|Offene Sternhaufen]], Durchmesser: Dutzende bis Hunderte Lichtjahre)
# [[Planetensystem]]e (Bsp.: [[Sonnensystem]], Durchmesser: etwa 300 [[Astronomische Einheit|AE]] = 41 Lichtstunden)
# [[Stern]]e (Bsp.: [[Sonne]], Durchmesser: 1.392.500 km)
# [[Exoplanet]]en und [[Planet]]en (Bsp.: [[Erde]], Durchmesser: 12.756,2 km)
# [[Satellit (Astronomie)|Monde]] (Bsp.: [[Mond|Erdmond]], Durchmesser: 3.476 km)
# [[Asteroid]]en, [[Komet]]en (Durchmesser: wenige Kilometer bis mehrere 100 km)[[Datei:C2014 Q2.jpg|mini|Komet [[C/2014 Q2 (Lovejoy)]]]]
# [[Meteoroid]]en (Durchmesser: vom Meter- bis herab zum Millimeterbereich)
# [[Sternenstaub (Astronomie)|Staubpartikel]]
# [[Molekül]]e
# [[Atom]]e
# Atomkerne mit u. a. [[Proton]]en und [[Neutron]]en
# [[Hadron]]en mit u. a. [[Quark (Physik)|Quarks]]
# [[Elementarteilchen]] (u. a. [[Elektron]]en)

Anmerkung: Die Größenskalen sind teilweise überlappend. So existieren beispielsweise Monde, die Planeten an Größe übertreffen, oder Asteroiden, die wesentlich größer als manche Monde sind.

=== Entfernungen ===
{{Panorama|Observable Universe Logarithmic Map (horizontal layout german annotations).png|2250|Veranschaulichung der Entfernungsrelation diverser astronomischer Objekte in einer nicht maßstäblichen Darstellung – dabei erscheinen die Himmelskörper zu groß, die Entfernungen sind logarithmisch skaliert.|text-align=left}}

== Ende ==
Es werden mehrere Hypothesen zur fernen Zukunft des Universums diskutiert, hauptsächlich sind das:
* ''[[Big Freeze|Big Freeze / Big Chill / Big Whimper]]'': Dabei würde sich das Universum bis in alle Ewigkeit monoton ausdehnen. Die darin befindlichen Sonnen würden letztendlich auch den letzten Rest fusionierbaren Materials verbrennen. Selbst Schwarze Löcher würden irgendwann „verdampfen“. Je nach Ausgestaltung der Hypothese geht man davon aus, dass bei einem Alter zwischen 10150 und 101000 Jahren der endgültige [[Wärmetod]] eintritt, d. h. alle [[Protonenzerfall|Protonen zerfallen]] und jegliche Strahlung soweit ausgedünnt ist, dass ein [[falsches Vakuum]] bei 0 K vorliegt. Übrig bliebe ein kaltes, dunkles Universum, durch das Fehlen von Ereignissen würde selbst die Zeit an Bedeutung verlieren und verschwinden.
* ''[[Big Rip]]'': Eine andere Möglichkeit stellt der Big Rip dar. Nach dieser Theorie reißt aufgrund der ständigen, durch die Dunkle Energie verursachten Ausdehnung die [[Raumzeit]] irgendwann auseinander, was ebenfalls das Ende des heute bekannten Universums bedeuten würde. Der Unterschied zum Big Freeze besteht darin, dass beim Big Freeze die kosmischen Massen zunächst kompakt bleiben und sich in sehr langer, aber endlicher Zeit in Strahlung umwandeln. Der Big Rip würde diesen Zustand in wesentlich kürzerer Zeit und schlagartig herbeiführen und auch kombinierte Teilchen mit unendlich großer [[Halbwertszeit]] zerreißen, vermutlich wären auch supermassive Objekte wie [[Quasar]]e oder kosmische Schwarze Löcher bei einem Big Rip sofort verschwunden.
* ''[[Big Crunch]]'': Nach einer Phase der Ausdehnung könnte das Universum, wenn bestimmte Bedingungen für das Verhältnis von [[Dunkle Energie|Dunkler Energie]] und [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]] erfüllt sind, sich aufgrund gravitativer Einflüsse wieder zusammenziehen und in einem Big Crunch enden, dem Gegenstück des [[Urknall|Big Bang]], bei dem sich alles letztlich in einer Singularität zusammenzieht. (Diese könnte nach der Theorie des ''[[Big Bounce]]'' einen neuen Big Bang zur Folge haben.)

== Literatur ==

* [[David Deutsch (Physiker)|David Deutsch]]: ''Die Physik der Welterkenntnis. Auf dem Wege zum universellen Verstehen.'' Birkhäuser, Berlin 1996, ISBN 3-7643-5385-6.
* [[J. Richard Gott]] III u. a.: ''[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0310571 A Map of the Universe].'' In: ''[[Astrophysical Journal]].'' Chicago 624.2005, 463. {{ISSN|0004-637X}}.
* [[Stephen Hawking]]: ''[[Eine kurze Geschichte der Zeit]].'' Rowohlt, Reinbek 1991, ISBN 3-499-60555-4.
* Stephen Hawking: ''[[Das Universum in der Nussschale]].'' Dtv, München 2003. ISBN 3-423-33090-2
* [[Lisa Randall]]: ''Verborgene Universen – Eine Reise in den extradimensionalen Raum.'' 3. Auflage. S. Fischer, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-10-062805-5.
* Reto Rössler, Tim Sparenberg, Philipp Weber (Hrsg.): ''Kosmos und Kontingenz. Eine Gegengeschichte.'' Wilhelm Fink, Paderborn 2016, ISBN 978-3-7705-5885-8.
* [[Steven Weinberg]]: ''Die ersten drei Minuten.'' Piper, München 1977. ISBN 3-492-22478-4.
* Steven Weinberg: ''Der Traum von der Einheit des Universums.'' Bertelsmann, München 1993. ISBN 3-570-02128-9.
* Charles H. Lineweaver, Tamara M. Davis: ''Der Urknall – Mythos und Wahrheit.'' In: ''[[Spektrum der Wissenschaft]].'' Heidelberg 2005, 5 (Mai), S. 38–47. {{ISSN|0170-2971}}.
* [[Brian Greene]]: ''Der Stoff, aus dem der Kosmos ist. Raum, Zeit und die Beschaffenheit der Wirklichkeit.'' Siedler, München 2004, ISBN 3-88680-738-X.
* Harry Nussbaumer: ''Das Weltbild der Astronomie.'' vdf Hochschulverlag, Zürich 2007 (2. Aufl.). ISBN 3-7281-3106-7.
* Brian May, Patrick Moore, Chris Lintott: ''Bang! A Complete History of the Universe.'' Carlton Books, London 2006. ISBN 1-84442-552-5.
* Nicholas Maxwell: ''The Comprehensibility of the Universe. A New Conception of Science.'' Oxford 1998.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Universe|Universum}}
{{Wikiquote}}
{{Wiktionary}}
{{Wikibooks|Wikijunior Sonnensystem/ Raumforschung}}
* {{DNB-Portal|4079154-3}}
* {{Webarchiv |url=http://ephemeriden.com/universe.py |text=Visualisierte Karten des Universums |wayback=20180204152432}} des [[Sloan Digital Sky Survey]] Projekts

'''Videos:'''
* [https://www.youtube.com/watch?v=17jymDn0W6U ''The Known Universe.''] Erstellt von dem [[American Museum of Natural History]].
* ''[https://www.ardmediathek.de/video/alpha-centauri/wie-gross-ist-das-universum/ard-alpha/Y3JpZDovL2JyLmRlL3ZpZGVvLzY5ZDFlZGU4LTE2MTEtNGZmYy1iNGFlLThiODU1MjM2MTQzYg Wie groß ist das Universum?]'' Aus der Fernseh-Sendereihe ''[[alpha-Centauri]]'' (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 6. Dez. 1998.
* {{Alpha Centauri|76}}

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4079154-3|LCCN=sh2010007248|NDL=00574074}}

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Universum - Versionsgeschichte

imported>Mosmas: /* Form und Volumen */Satzbau