Leben wir im Innern eines Schwarzen Lochs?
Viele Menschen werden dieser Frage spontan zustimmen, streift ihr Blick durch ihre Wohnung oder denken sie an die kaputte Glühbirne im Treppenhaus oder erinnern sich daran, wie sie bei Neumond im Wald schon mal über ihre eigenen Füße gestolpert sind. So ist es aber nicht gemeint, weil ein kosmisches Schwarzes Loch ja nur für Außenstehende schwarz erscheint, im Innern könnte es durchaus hell und gemütlich sein. Zur Beantwortung der Frage muss etwas genauer nachgedacht werden.
Beobachten wir ein Schwarzes Loch aus gebührender Entfernung, dann zeigt es nur die Eigenschaften Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Diese drei Größen sind die Summe der Eigenschaften der einzelnen Teilchen, die irgendwann einmal hineingestürzt sind oder sich vielleicht schon immer darin befunden haben. Die elektrische Gesamtladung muss uns nicht bekümmern, beabsichtigen wir doch zumindest in nächster Zeit nicht, unser Universum von außen anzufassen, wobei wir unter Umständen einen elektrischen Schlag riskieren würden.
Am Rande des UnivErsums wird niemand einen elektrischen Schlag bekommen.
Auch der Drehimpuls kann uns eigentlich egal sein, weil wir uns im Inneren befindend, in der gleichen Art wie alle anderen Teilchen des Universums rotieren. Im übrigen könnte diese Rotation auf einfache Weise erklären, warum die einzelnen Bestandteile des Universums schneller nach außen streben als sie nach Maßgabe der Gravitationskräfte eigentlich dürften. Natürlich kann wegen der Isotropie in allen drei Koordinatenrichtungen die Rotationsachse keine Raumachse sein. In der vierdimensionalen Raumzeit kann aber genauso gut um die Zeitachse rotiert werden, was eine gleichmäßige Ausdehnung in allen drei Raumrichtungen möglich macht und diverse Zeitphänomene bei schnellen örtlichen Bewegungen erklären könnte.
Im Innern eines Universums muss einem nicht schwindlig werden.
Die folgenden Betrachtungen konzentrieren sich deshalb ausschließlich auf die Masse eines schwarzen Lochs und seine räumliche Ausdehnung. Wie bestimmt man die Masse eines Körpers? Meist durch Wiegen, weil das Gewicht proportional zu ihr ist. Das Wiegen des gesamten Universums ist allerdings nicht einfach. Zum einen ist es sehr schwer und zum zweiten auch sehr groß. Die Hauptschwierigkeit besteht aber darin, dass jede uns zur Verfügung stehende Waage selbst im Universum steht, beim Anheben und Ablegen des Universums auf der Waage müsste die Waage angehoben und auf sich selbst abgelegt werden, so geht es nicht.
Das Wiegen eines Universums ist ziemlich schwierig.
Die Physiker haben aber verschiedene Wege gefunden, die Masse des Universums zu schätzen, eine gute Übersicht liest man hier. Man findet Massenangaben, die zwischen etwa 1052 und 1054 kg liegen. Die große Spannweite von zwei Zehnerpotenzen zeigt, dass wir sehr wenig über unser Universum wissen. Es ist etwa so, als würde man auf die Frage nach seinem Gewicht antworten: "Es liegt zwischen sieben und siebenhundert Kilogramm." Also irgendwo zwischen der Mitgliedschaft bei den Anonymen Bulimikern und den Weightwatchern. Bei diesen Zahlen muss man zudem im Auge behalten, dass hier die Masse des sichtbaren Teils des Universums geschätzt wurde, das etwa einen Radius von 13,6 Milliarden Lichtjahren umfasst.
Legt man den mittleren Wert von 1053 kg zugrunde, dann erhält man den Radius des Schwarzen Lochs, das eine Masse wie unser Universum hat, zu 500 Millionen Lichtjahren1. Dieses Ergebnis ist zunächst einmal sehr enttäuschend, weil dieser Radius kleiner als der des sichtbaren Teils des Universums ist.
Der uns bekannte Teil des Universums ist furchtbar klein.
Aber die Physiker sind übereinstimmend der Meinung, dass das Universum größer als der von uns zu sehende Teil ist. Verdoppeln wir den Radius, dann steigt die Masse des Universums auf das Achtfache, weil die Masse dem Volumen in etwa äquivalent sein müsste. Der Radius eines Schwarzen Lochs ist aber seiner Masse direkt proportional, ein massegleiches Schwarzes Loch ist deshalb bereits achtmal so groß wie zuvor. Deshalb kann man leicht ausrechnen, dass bei einem Radius des Universums von 71 Milliarden Lichtjahren es vollständig in ein schwarzes Loch gleicher Masse passt.
Je größer ein Universum ist, desto leichter passt es in ein Schwarzes Loch.
Eine der notwendigen Annahmen der Urknalltheorie zur Entstehung des Universums besteht darin, dass sich die Teile unmittelbar nach dem Urknall mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander bewegt haben müssen. Informationen werden aber nur mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Welche Schlüsse sind daraus zu ziehen? Nun zunächst konnte das Universum seine eigene Masse noch gar nicht ermitteln, weil dazu ja die Informationen über seine Bestandteile an einer zentralen Stelle gesammelt und addiert werden müssen. Außerdem konnte der Rand des Universums bisher nicht darüber informiert werden, dass er der Rand des Universums ist.
Am Rande des Universums stehen keine Warnschilder.
Man kann diese Betrachtung aber auch vom Standpunkt des Randes vornehmen. Gesetzt den Fall, ein Besucher von außerhalb des Universums würde dem Rand mitteilen: "Du Rand! Du bist der Rand eines schwarzen Lochs!" und der Rand würde ihm das glauben und eine entsprechende Nachricht an das Universum senden: "Du Universum! Ich bin der Rand eines Schwarzen Lochs!", dann hätte sich diese Nachricht bis heute nicht in allen Teilen des Universums herumgesprochen. Insbesondere hätten wir, wenn wir nicht zufällig sehr nahe am Rand des Universums leben sollten, bis heute keine Kennung davon. Da sich unsere Physiker vollständig aus Teilchen des Universums zusammensetzen, wie sie auf entsprechende Nachfrage immer wieder gern bestätigen, werden sie diese, derzeit nicht falsifizierbare Hypothese wahrscheinlich ablehnen, das ist gewissermaßen fast schon der implizite Beweis ihrer Richtigkeit.
Physiker werden die hier aufgestellte Theorie bezweifeln.
Befürworter sollten uns dagegen sehr misstrauisch stimmen. Wenn man also einen Wissenschaftler trifft, der dieser Hypothese zustimmend gegenübersteht, dann sollte man die betreffende Person sehr genau beobachten, weil sie offensichtlich über Informationen verfügt, die Wesen aus unserem Universum gar nicht besitzen können. Welche Ernährungsgewohnheiten zeichnen diesen Menschen aus? Hat er eine Vorliebe für seltsame Bekleidung, trägt er mit Vorliebe alte Pullover oder verschiedenfarbige Socken? Benutzt er eigenartige, normalen Bürgern unbekannte Geräte oder verwendet er merkwürdige Fremdworte? Kann er mit Computern besser als mit Menschen umgehen? All das macht die beobachtete Person verdächtig, nicht von dieser Welt zu sein.
Die zweite Beweismöglichkeit ist ebenso einfach. Da der Rand offensichtlich weiter von uns entfernt ist als das Universum alt, können noch keine Wissenschaftler- oder Touristengruppen von außerhalb des Universums bei uns eingetroffen sein. Wir dürfen daraus zweifelsfrei schlussfolgern, dass sie bestimmt kommen werden. Denn anderenfalls, wären sie schon da, dann würden sie nicht mehr kommen können, weil sie schon hier sind. Da sie aber noch nicht da sein können, müssen sie also noch kommen, das ist doch logisch, oder?
Es wurden noch keine außeruniversellen Besucher auf der Erde beobachtet.
Ich bin mir sicher, dass geheime Regierungsstellen entsprechende Erkenntnisse zurückhalten und bereits heute ihre Vorkehrungen treffen. Gehen Sie ruhig in Gedanken ihre letzten Wege und Besorgungen einmal durch und schauen Sie sich dabei sorgfältig in ihren Erinnerungen um! Hat nicht in den letzten Jahren die Anzahl von sinnlosen Hinweis- oder Verbotsschildern auf mysteriöse Art zugenommen?
Überlasse nichts den Politikern, denn sie werden alles verpfuschen!
Wir wissen nicht, in welcher Ecke des Universums sich unsere Galaxis befindet. Wir wissen nicht, aus welcher Himmelsrichtung die außeruniversellen Besucher kommen werden. Mit den vorhandenen Angaben kann man aber leicht ausrechnen, dass die ersten Fremdlinge etwa 57.328.934.638 n.Chr. eintreffen werden. Das ist nicht mehr lange hin, wir sollten uns vorbereiten, auch wenn noch nicht alle Details abschließend geklärt sind.
Es ist gleichgültig, ob wir wollen oder nicht, wir müssen uns darüber Gedanken machen2.
Im Unterschied zu unseren Behörden bin ich der Meinung, dass es relativ egal ist, in welcher Form wir unsere Nachrichten platzieren. Auf ihrer durchschnittlich 71 Milliarden Jahre langen Reise können die Fremden in ihrer Bordbibliothek soviel in Pi schmökern, dass ihr Wissen unserem weit überlegen sein muss. Sie werden deshalb auch sehr versteckte Botschaften entschlüsseln. Ich jedenfalls habe meine Nachricht an die Außerirdischen jetzt gesendet.
1 Der Radius eines schwarzen Loches, der sogenannte Schwarzschildradius kann mit einer einfachen Größengleichung berechnet werden: R=3*M/Mo. Mo ist die Sonnenmasse von etwa 1,99*1030 kg. Für die Masse des Universums wird der mittlere Wert von 1053 kg zugrunde gelegt. Die Ausgabe des Radius erfolgt in Kilometern, man erhält etwa : R=5*1021 km. Die Umrechnung in Lichtjahre ergibt: R=500 Millionen Lichtjahre.
2 Obwohl sich der Beitrag dem Thema etwas spöttisch widmet, stecken ein paar ernsthafte Gedanken dahinter:
Beobachten wir ein Schwarzes Loch aus gebührender Entfernung, dann zeigt es nur die Eigenschaften Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Diese drei Größen sind die Summe der Eigenschaften der einzelnen Teilchen, die irgendwann einmal hineingestürzt sind oder sich vielleicht schon immer darin befunden haben. Die elektrische Gesamtladung muss uns nicht bekümmern, beabsichtigen wir doch zumindest in nächster Zeit nicht, unser Universum von außen anzufassen, wobei wir unter Umständen einen elektrischen Schlag riskieren würden.
Am Rande des UnivErsums wird niemand einen elektrischen Schlag bekommen.
Auch der Drehimpuls kann uns eigentlich egal sein, weil wir uns im Inneren befindend, in der gleichen Art wie alle anderen Teilchen des Universums rotieren. Im übrigen könnte diese Rotation auf einfache Weise erklären, warum die einzelnen Bestandteile des Universums schneller nach außen streben als sie nach Maßgabe der Gravitationskräfte eigentlich dürften. Natürlich kann wegen der Isotropie in allen drei Koordinatenrichtungen die Rotationsachse keine Raumachse sein. In der vierdimensionalen Raumzeit kann aber genauso gut um die Zeitachse rotiert werden, was eine gleichmäßige Ausdehnung in allen drei Raumrichtungen möglich macht und diverse Zeitphänomene bei schnellen örtlichen Bewegungen erklären könnte.
Im Innern eines Universums muss einem nicht schwindlig werden.
Die folgenden Betrachtungen konzentrieren sich deshalb ausschließlich auf die Masse eines schwarzen Lochs und seine räumliche Ausdehnung. Wie bestimmt man die Masse eines Körpers? Meist durch Wiegen, weil das Gewicht proportional zu ihr ist. Das Wiegen des gesamten Universums ist allerdings nicht einfach. Zum einen ist es sehr schwer und zum zweiten auch sehr groß. Die Hauptschwierigkeit besteht aber darin, dass jede uns zur Verfügung stehende Waage selbst im Universum steht, beim Anheben und Ablegen des Universums auf der Waage müsste die Waage angehoben und auf sich selbst abgelegt werden, so geht es nicht.
Das Wiegen eines Universums ist ziemlich schwierig.
Die Physiker haben aber verschiedene Wege gefunden, die Masse des Universums zu schätzen, eine gute Übersicht liest man hier. Man findet Massenangaben, die zwischen etwa 1052 und 1054 kg liegen. Die große Spannweite von zwei Zehnerpotenzen zeigt, dass wir sehr wenig über unser Universum wissen. Es ist etwa so, als würde man auf die Frage nach seinem Gewicht antworten: "Es liegt zwischen sieben und siebenhundert Kilogramm." Also irgendwo zwischen der Mitgliedschaft bei den Anonymen Bulimikern und den Weightwatchern. Bei diesen Zahlen muss man zudem im Auge behalten, dass hier die Masse des sichtbaren Teils des Universums geschätzt wurde, das etwa einen Radius von 13,6 Milliarden Lichtjahren umfasst.
Legt man den mittleren Wert von 1053 kg zugrunde, dann erhält man den Radius des Schwarzen Lochs, das eine Masse wie unser Universum hat, zu 500 Millionen Lichtjahren1. Dieses Ergebnis ist zunächst einmal sehr enttäuschend, weil dieser Radius kleiner als der des sichtbaren Teils des Universums ist.
Der uns bekannte Teil des Universums ist furchtbar klein.
Aber die Physiker sind übereinstimmend der Meinung, dass das Universum größer als der von uns zu sehende Teil ist. Verdoppeln wir den Radius, dann steigt die Masse des Universums auf das Achtfache, weil die Masse dem Volumen in etwa äquivalent sein müsste. Der Radius eines Schwarzen Lochs ist aber seiner Masse direkt proportional, ein massegleiches Schwarzes Loch ist deshalb bereits achtmal so groß wie zuvor. Deshalb kann man leicht ausrechnen, dass bei einem Radius des Universums von 71 Milliarden Lichtjahren es vollständig in ein schwarzes Loch gleicher Masse passt.
Je größer ein Universum ist, desto leichter passt es in ein Schwarzes Loch.
Eine der notwendigen Annahmen der Urknalltheorie zur Entstehung des Universums besteht darin, dass sich die Teile unmittelbar nach dem Urknall mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander bewegt haben müssen. Informationen werden aber nur mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Welche Schlüsse sind daraus zu ziehen? Nun zunächst konnte das Universum seine eigene Masse noch gar nicht ermitteln, weil dazu ja die Informationen über seine Bestandteile an einer zentralen Stelle gesammelt und addiert werden müssen. Außerdem konnte der Rand des Universums bisher nicht darüber informiert werden, dass er der Rand des Universums ist.
Am Rande des Universums stehen keine Warnschilder.
Man kann diese Betrachtung aber auch vom Standpunkt des Randes vornehmen. Gesetzt den Fall, ein Besucher von außerhalb des Universums würde dem Rand mitteilen: "Du Rand! Du bist der Rand eines schwarzen Lochs!" und der Rand würde ihm das glauben und eine entsprechende Nachricht an das Universum senden: "Du Universum! Ich bin der Rand eines Schwarzen Lochs!", dann hätte sich diese Nachricht bis heute nicht in allen Teilen des Universums herumgesprochen. Insbesondere hätten wir, wenn wir nicht zufällig sehr nahe am Rand des Universums leben sollten, bis heute keine Kennung davon. Da sich unsere Physiker vollständig aus Teilchen des Universums zusammensetzen, wie sie auf entsprechende Nachfrage immer wieder gern bestätigen, werden sie diese, derzeit nicht falsifizierbare Hypothese wahrscheinlich ablehnen, das ist gewissermaßen fast schon der implizite Beweis ihrer Richtigkeit.
Physiker werden die hier aufgestellte Theorie bezweifeln.
Befürworter sollten uns dagegen sehr misstrauisch stimmen. Wenn man also einen Wissenschaftler trifft, der dieser Hypothese zustimmend gegenübersteht, dann sollte man die betreffende Person sehr genau beobachten, weil sie offensichtlich über Informationen verfügt, die Wesen aus unserem Universum gar nicht besitzen können. Welche Ernährungsgewohnheiten zeichnen diesen Menschen aus? Hat er eine Vorliebe für seltsame Bekleidung, trägt er mit Vorliebe alte Pullover oder verschiedenfarbige Socken? Benutzt er eigenartige, normalen Bürgern unbekannte Geräte oder verwendet er merkwürdige Fremdworte? Kann er mit Computern besser als mit Menschen umgehen? All das macht die beobachtete Person verdächtig, nicht von dieser Welt zu sein.
Die zweite Beweismöglichkeit ist ebenso einfach. Da der Rand offensichtlich weiter von uns entfernt ist als das Universum alt, können noch keine Wissenschaftler- oder Touristengruppen von außerhalb des Universums bei uns eingetroffen sein. Wir dürfen daraus zweifelsfrei schlussfolgern, dass sie bestimmt kommen werden. Denn anderenfalls, wären sie schon da, dann würden sie nicht mehr kommen können, weil sie schon hier sind. Da sie aber noch nicht da sein können, müssen sie also noch kommen, das ist doch logisch, oder?
Es wurden noch keine außeruniversellen Besucher auf der Erde beobachtet.
Ich bin mir sicher, dass geheime Regierungsstellen entsprechende Erkenntnisse zurückhalten und bereits heute ihre Vorkehrungen treffen. Gehen Sie ruhig in Gedanken ihre letzten Wege und Besorgungen einmal durch und schauen Sie sich dabei sorgfältig in ihren Erinnerungen um! Hat nicht in den letzten Jahren die Anzahl von sinnlosen Hinweis- oder Verbotsschildern auf mysteriöse Art zugenommen?
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- Kein Verzehr mitgebrachter Speisen und Getränke!
- Bitte ziehen Sie eine Nummer!
Überlasse nichts den Politikern, denn sie werden alles verpfuschen!
Wir wissen nicht, in welcher Ecke des Universums sich unsere Galaxis befindet. Wir wissen nicht, aus welcher Himmelsrichtung die außeruniversellen Besucher kommen werden. Mit den vorhandenen Angaben kann man aber leicht ausrechnen, dass die ersten Fremdlinge etwa 57.328.934.638 n.Chr. eintreffen werden. Das ist nicht mehr lange hin, wir sollten uns vorbereiten, auch wenn noch nicht alle Details abschließend geklärt sind.
Es ist gleichgültig, ob wir wollen oder nicht, wir müssen uns darüber Gedanken machen2.
Im Unterschied zu unseren Behörden bin ich der Meinung, dass es relativ egal ist, in welcher Form wir unsere Nachrichten platzieren. Auf ihrer durchschnittlich 71 Milliarden Jahre langen Reise können die Fremden in ihrer Bordbibliothek soviel in Pi schmökern, dass ihr Wissen unserem weit überlegen sein muss. Sie werden deshalb auch sehr versteckte Botschaften entschlüsseln. Ich jedenfalls habe meine Nachricht an die Außerirdischen jetzt gesendet.
1 Der Radius eines schwarzen Loches, der sogenannte Schwarzschildradius kann mit einer einfachen Größengleichung berechnet werden: R=3*M/Mo. Mo ist die Sonnenmasse von etwa 1,99*1030 kg. Für die Masse des Universums wird der mittlere Wert von 1053 kg zugrunde gelegt. Die Ausgabe des Radius erfolgt in Kilometern, man erhält etwa : R=5*1021 km. Die Umrechnung in Lichtjahre ergibt: R=500 Millionen Lichtjahre.
2 Obwohl sich der Beitrag dem Thema etwas spöttisch widmet, stecken ein paar ernsthafte Gedanken dahinter:
- Viele Physiker haben Überlegungen geäußert, ob Schwarze Löcher nicht Tore zu anderen Teilen unseres oder anderen Universen darstellen. Machen wir uns diese Sichtweise zu eigen und möchten wir nicht denselben Fehler nochmals begehen, den wir mit der Sonderstellung der Erde im geozentrischen Weltbild schon einmal gemacht haben, dann müssen wir unser Universum als eines unter vielen betrachten. Wenn sich andere Universen innerhalb Schwarzer Löcher befinden können, warum dann nicht unser eigenes?
- Im Zusammenhang mit der Stringtheorie gibt es Überlegungen, dass Information beim Eintritt von Materie in Schwarze Löcher nicht vernichtet werden kann, weil das einigen Erhaltungssätzen widerspricht. Information innerhalb Schwarzer Löcher bedeutet aber die Möglichkeit der Existenz von Strukturen, wie sie in unserem Universum Galaxien, Sterne, Planeten und letztendlich wir selbst darstellen.
- Verbindet man diese beiden Gedanken zu einem gemeinsamen, dann könnte es informationstheoretische Verbindungen geben, die über die absoluten Grenzen, die durch den Rand schwarzer Löcher bzw. unseres Universums gegeben sind, hinaus gehen.
Montag, 22.März 2004
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