Zusammenfassung von Eine kurze Geschichte der Zeit

Vor Isaac Newton dachte man, der natürliche Zustand eines Objekts sei absoluter Stillstand. Man glaubte, dass sich Objekte in einem vollkommenen Ruhezustand befänden, wenn keine Kraft auf sie einwirkt.

Im 17. Jahrhundert widerlegte Newton diese lange vorherrschende Ansicht und postulierte stattdessen, dass sich alle Objekte im Universum stets in Bewegung befinden.

Newtons Theorie widerlegte also die Vorstellung vom absoluten Stillstand der Objekte. Er ersetzte sie durch die Annahme einer Bewegung, die relativ zur Bewegung anderer Objekte verläuft, und einer Beschleunigung, die sich ebenfalls relativ verhält.

Stell dir vor, du liest ein Buch, während du in einem Zug sitzt, der sich mit einer Geschwindigkeit von 100km/h bewegt. Wie schnell bewegst du dich? Für einen Beobachter, der von außen den Zug vorbeirasen sieht, mit einer Geschwindigkeit von 100km/h. Doch im Verhältnis zu dem Buch, das du liest, beträgt deine Geschwindigkeit null Kilometer pro Stunde. Deine Bewegung kann also nur in Relation zu anderen Objekten bestimmt werden.

Die Erkenntnis, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, war schwer mit Newtons Theorie vereinbar, denn sie zeigte: Geschwindigkeit ist nicht immer relativ. Die Wissenschaft benötigte also ein verbessertes Model, das der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Rechnung trug.

Albert Einstein entwickelte eine solche Theorie: die Relativitätstheorie.

Alle Materie besteht aus Teilchen wie den Elektronen und den Photonen. Um mehr über das Universum zu erfahren, wollen Wissenschaftler diese Teilchen messen und ihre Geschwindigkeit ermitteln.

Dabei ist ein merkwürdiges Verhalten der Teilchen zu beobachten: Je präziser wir die Position eines Teilchens bestimmen können, umso unbestimmbarer wird bizarrerweise seine Geschwindigkeit – und umgekehrt, je exakter wir die Geschwindigkeit messen, desto ungenauer sind die Werte für seine Position! Dieses Phänomen, das erstmals in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde, wird Unschärferelation genannt.

Wenn du dir die Welt um dich herum anschaust, nimmst du drei Dimensionen wahr: Du kannst ein Objekt anhand seiner Höhe, Breite und Tiefe beschreiben. Es existiert aber eine vierte Dimension, die wir nicht sehen können: die Zeit. Aufgrund ihrer von Einstein erkannten Relativität muss die Zeit bei der Berechnung eines Ereignisses als unentbehrlicher Faktor stets mitberücksichtigt werden. Zusammen mit den drei anderen Dimensionen ergibt sich so ein vierdimensionales Koordinatensystem, das sogenannte Raum-Zeit-Kontinuum.

Die Wissenschaft benutzt dieses vierdimensionale Modell, um Ereignisse im Universum zu beschreiben – mit erstaunlichen Folgen für unsere Vorstellung von Gravitation:

Im Laufe ihres Lebens verbrauchen Sterne enorme Mengen an Energie, um Wärme und Licht zu produzieren. Doch diese Energie ist nicht unerschöpflich – wenn sie aufgebraucht ist, stirbt der Stern.

Was beim Sterben eines Sterns passiert, hängt ganz von seiner Größe ab. Wenn ein sehr großer Stern seine Energie verbraucht, folgt etwas Spektakuläres: ein Schwarzes Loch.

Wenn die Gravitation eines Schwarzen Lochs so stark ist, dass nicht einmal Licht ihr entrinnen kann, dann könnte man annehmen, dass ihr auch nichts anderes entkommen kann.

Doch das ist falsch. In Wirklichkeit müssen Schwarze Löcher etwas freisetzen, ansonsten würden sie dem zweiten Gesetz der Thermodynamik widersprechen.

Stell dir vor, dass Universum würde anfangen, sich zusammenzuziehen und die Zeit würde beginnen, rückwärts zu laufen. Wie wäre das wohl? Vielleicht würden Uhren gegen den Uhrzeigersinn gehen und der Lauf der Geschichte wieder seinem Ursprung entgegen eilen.

Aber keine Sorge: Zwar schließen Wissenschaftler den Rücklauf der Zeit nicht komplett aus, es gibt jedoch drei starke Hinweise, die nahelegen, dass sich Zeit nur vorwärts bewegen kann.

Welche Arten verschiedener Kräfte wirken im Universum?

Die meisten Menschen haben nur von einer gehört: der Gravitation, die für die gegenseitige Anziehung von Objekten verantwortlich ist und wir in unserem Alltag als die Kraft spüren, die uns zur Erde zieht.

Die meisten Wissenschaftler glauben, dass der Urknall der Anfang der Zeit war – der Moment, in dem sich das Universum aus einer unendlichen Dichte zu einer rasant expandierenden Einheit verwandelte, die auch heute noch weiter wächst.

Eine präzise Antwort auf die Frage, wie der Urknall zustande kam, hat die Wissenschaft aber noch nicht gefunden. Auch wenn es durchaus eine Zahl von Theorien gibt, die das zu erklären versuchen. 

Das Bestreben der Wissenschaftler, das Universum zu verstehen und zu beschreiben, führte zu der Entwicklung von zwei grundlegenden Theorien:

Die erste ist die allgemeine Relativitätstheorie, die sich um das große Phänomen der Gravitation dreht. Die zweite ist die Quantentheorie, die einige der kleinsten bekannten Objekte im Universum beschreibt: Teilchen, die kleiner als Atome sind.

Die Kernaussage dieses Buchs ist:

Es gibt eine Anzahl von Regeln und Gesetzen, die uns helfen, die Mysterien des Universums wenigstens ein Stück weit zu verstehen. Wissenschaftler haben schon viele Erkenntnisse über das Universum erworben, aber einige Phänomene wie die Entstehung des Urknalls müssen noch genauer erforscht werden.