Ass den Universum flaach oder gekrëmmt?
Zënter dem Ufank vun der mënschlecher Zivilisatioun hunn d'Mënsche sech iwwer den Universum a seng fundamental Natur gefrot. Eng vun de fundamentale Froen an der Kosmologie ass, ob den Universum flaach oder gekrëmmt ass. Dës Fro ass net nëmme philosophesch, mä erfuerdert och e grëndlecht Verständnis vun der Physik a Mathematik.
Theoreteschen Hannergrond
Eist Verständnis vun der Form vum Universum staamt aus der allgemenger Relativitéitstheorie vum Albert Einstein, déi 1915 agefouert gouf. Dës Theorie huet d'Aart a Weis wéi mir d'Schwéierkraaft gesinn, revolutionéiert, net als eng Attraktiounskraaft tëscht zwou Massen, mä als eng Krümmung vu Raum an Zäit, déi duerch Mass an Energie verursaacht gëtt. An dësem Kontext kann den Universum vill verschidde Formen oder Geometrien hunn.
Déi dräi Haaptméiglechkeeten fir d'Geometrie vum Universum, déi an der moderner Kosmologie bekannt sinn, sinn:
1. Universum Flaach (Euklidesch/Open)
2. Positiv gekrëmmt Universum (kugelfërmeg/zougemaach)
3. Negativ gekrëmmt (hyperbolescht/oppent) Universum
Flaach Universum
Wann den Universum flaach ass, dann ass d'Geometrie vum Raum euklidesch, dat heescht, datt d'Reegele vun der klassescher Geometrie, wéi se an der Schoul geléiert ginn, wéi zum Beispill d'Zomm vun de Wénkelen vun engem Dräieck op 180 Grad, op enger kosmescher Skala gëllen. An dësem Modell kann den Universum sech fir ëmmer ausdehnen, wann d'Gesamtdicht vu Matière an Energie op engem bestëmmte kritesche Wäert läit, deen als kritesch Dicht bekannt ass. Kosmologe drécken dëst dacks a Begrëffer vun engem Parameter aus, deen als Omega (Ω) bekannt ass, woubäi Ω = 1 e flaacht Universum ugeet.
Observatioune vun Satellitte wéi der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a Planck hunn gewisen, datt de Wäert vun Ω ganz no bei 1 läit, wat implizéiert, datt eist Universum flaach kéint sinn.
Dat positiv gekrëmmt Universum
An engem positiv gekrëmmte Universum verhält sech de Raum wéi d'Uewerfläch vun enger Kugel. Dëst bedeit, datt Linnen, déi ufanks parallel sinn, an engem Punkt konvergéieren, an eng laang Rees an eng Richtung een schlussendlech zréck op den Ausgangspunkt bréngt. Dës Geometrie huet vill déifgräifend Implikatiounen, dorënner en endlecht awer onendlecht Universum an Dicht vu Matière an Energie, déi méi grouss ass wéi déi kritesch Dicht Ω > 1. Observatioune weisen, datt et zwar lokal Regioune vu positiver Krümmung gëtt, awer kee Beweis dofir gëtt, datt den Universum als Ganzt zou ass, wéi dës Geometrie et scho seet.
Den negativ gekrëmmten Universum
Wann d'Universum negativ gekrëmmt wier, dann wier d'Geometrie vum Raum sattelfërmeg. An dësem Modell géifen Linnen, déi ufanks parallel waren, sech divergéieren oder sech vuneneen ewechbeweegen. Dëst ass en oppent Universum, dat sech fir ëmmer ausdehnt, awer mat enger ofhuelender Geschwindegkeet mat der Zäit, wann d'Matière- an d'Energiedicht ënner eng kritesch Dicht Ω < 1 falen. Kosmologe betruechten en Universum mat enger negativ gekrëmmter Geometrie als manner wahrscheinlech baséiert op existente Observatiounsdaten.
Observatioun a Beweiser
Fir ze beäntwerten, ob den Universum flaach oder gekrëmmt ass, baséieren d'Wëssenschaftler sech op eng Rei vun astronomeschen Observatiounen:
Kosmesche Mikrowellenhannergrond (CMB)
De kosmesche Mikrowellenhannergrond ass d'Stralung, déi vum Urknall iwwereg bliwwen ass. Observatioune vum Kosmesche Mikrowellenhannergrond ginn eis eng Momentaufnahme vum Universum, wéi et ongeféier 380.000 Joer al war. Satellitte wéi d'Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a Planck hunn d'Ongläichheeten am Kosmesche Mikrowellenhannergrond mat héijer Präzisioun kartéiert. Dës Miessunge weisen drop hin, datt den Universum op manner wéi ee Prozent flaach schéngt ze sinn.
Supernova vum Typ Ia
D'Observatioun vun Typ Ia Supernovaen a wäiten Galaxien ass eng Method, déi benotzt gëtt fir déi beschleunegt Expansioun vum Universum ze moossen. Dës Fuerschung weist drop hin, datt nieft donkeler Matière a gewéinlecher Matière och eng mystesch Energie, déi donkel Energie genannt gëtt, eist Universum dominéiert an seng Expansioun beaflosst.
Galaxie-Ëmfro
D'Observatioun vun der Verdeelung vu Galaxien a grousser Skala kann och Abléck an d'Geometrie vum Universum ginn. Ënnersich wéi de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) kartéieren d'Positioune vu Millioune Galaxien a liwweren weider Beweiser, déi d'... Modell vum Universum flaach.
Conclusioun
Baséierend op de verfügbare Beweiser sinn déi meescht Kosmologen sech eens, datt eist Universum bal flaach ass. D'Implikatioune dovun si grouss, dorënner eis Vue op d'Alter an d'Evolutioun vum Universum , souwéi seng zugronnleeënd Energiezesummesetzung.
D'Fro, ob den Universum wierklech flaach oder liicht gekrëmmt ass, bleift awer oppe. D'Observatiounstechnologie entwéckelt sech weider, a méi genee Observatioune kéinten an der Zukunft eng definitiv Äntwert liwweren.
Op der Rees fir d'Universum ze verstoen, goufen verschidden theoretesch an experimentell Tools entwéckelt, déi eis net nëmmen hëllefen, dës fundamental Froen ze beäntwerten, mä eis och méi no un e komplette Verständnis vum Urspronk, der Evolutioun an dem schlussendleche Schicksal vum Universum bréngen.
Dofir bleift d'Sich no der Äntwert, ob d'Universum flaach oder gekrëmmt ass, ee vun de faszinéierendsten a profoundsten wëssenschaftlechen Abenteuer, déi bis haut lafen.
