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Advent 2017: Es werde Licht

07.12.2017 | 00:01 Uhr |

In der heutigen Folge unserer Geschichte des Lichtes geht es bis an dessen Anfang zurück, also weit in die Vergangenheit.

Langsam ist es wieder an der Zeit, sich mit einem besonders alten Buch, aber irgendwie einem Klassiker, auf das Weihnachtsfest vorzubereiten. Aber wo stand dann gleich noch mal die Weihnachtsgeschichte, bei welchem Evangelisten? Einerlei, ganz vorne in der Bibel steht etwas davon, dass am Anfang das Wort war und das Licht erst später kam, gewissermaßen als Auftakt des ersten Schöpfungstages. Die Autoren, also diejenigen, die vor gut dreitausend Jahren diese Geschichte zunächst mündlich weitergaben und schließlich niederschrieben, lagen aus naturwissenschaftlicher Sicht in einem Punkt sogar völlig richtig. Das Licht – und zwar das in allen Frequenzbereichen – war am Anfang des Universums noch gar nicht.

Antwort vom 6. Dezember

Der war einfach, aber klar, auch wir verteilen an Nikolaus Geschenke in Form einfacher Fragen. Nikolausi, Osterhasi – das ist Gerhard Polt . Über die Werke von Loriot und Otto Waalkes lachen wir zu anderen Zeiten aus anderen Gründen.

Der Stand der Naturwissenschaft, kurz und vereinfacht zusammengefasst: Im Anfang war der Wasserstoff – so heißt nicht nur ein extrem erfolgreiches populärwissenschaftliches Buch, so lautet auch ein großer Teil der physikalischen Wahrheit. Denn der Punkt in der Raumzeit, den Forscher seit dem Spottwort des Astronomen Fred Hoyle ihn nach dessen abschätziger Bemerkung „Urknall“ oder „Big Bang“ nennen, lässt sich mit hinreichender Genauigkeit mit mathematischen und physikalischen Methoden berechnen.  Verdient darum gemacht hatten sich vor allem die Physiker George Gamow und Ralph Alpher, die in einem eindrucksvollen Papier beschrieben, wie die Elementsynthese zu Beginn des Universums und aller Zeiten vor sich gegangen sein muss. Da war viel Wasserstoff, ein klein bisschen Helium und sogar vereinzelte Spuren von Lithium. Der ganze Rest entstand auch erst viel später.

Was vielleicht ein wenig überraschen mag: Licht war im frühen Universum noch keines, das sogar für 300.000 Jahre. Der Grund: Das frühe Weltall war derart dicht gepackt und heiß, die Energie darin so groß, dass jedwedes von Materie ausgesandte Licht sofort und im Moment des Entstehens sich wieder in Materie und Antimaterie aufspaltete. Erst als dieses brodelnde Etwas, das einmal unser Universum werden sollte,  sich soweit ausdehnte und abkühlte, dass die Energiedichte niedrig genug war, konnte sich Licht von Materie entkoppeln. Auch das sagte vor allem Ralph Alpher voraus, George Gamow leitete die Promotionsarbeit als dessen Doktorvater an.

Eine Folge der Überlegung war aber, dass man diese Strahlung aus dem Jahr 300.000 n.B.B. (nach Big Bang) heute noch sehen müsste, im Jahr 18 Milliarden n.B.B. Wenige Jahre nach Veröffentlichung des Papiers von Alpher, Bethe (den Gamow als Co-Autoren dazu geschmuggelt hatte) und Gamow gelang tatsächlich der Nachweis dieser Strahlung.

Mehr oder minder zufällig, denn die beiden Experimentalphysik Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson ärgerten sich zunächst darüber, dass ihr Radioteleskop trotz aller Sorgfalt einfach ein Grundrauschen zeigte, bei einer Wellenlänge, die der Schwarzkörperstrahlung von 3 Kelvin entspricht. Noch mehr verwunderte aber, dass dieses Rauschen in jeder beliebigen Richtung, in der sie ihre Apparatur ausrichteten, gleich war. Und das genau bei einer Frequenz, die aus den Überlegungen Alphers hervorging, unter Berücksichtigung der immensen Ausdehnung des Raumes, die der Weltraum seither unterworfen war. Die damals entstandenen sehr kurzen Wellen waren mit der Zeit und der Expansion recht langwellig geworden: Die Mikrowellenhintergrundstrahlung war entdeckt. Penzias und Wilson erhielten dafür den Nobelpreis für Physik, Alpher ging als Theoretiker leider leer aus, seine Leistung ist aber nicht zu unterschätzen. Seit ihm wissen wir: Das Licht der Welt  war nicht von Anfang an, ist aber überall, gleich, in welche Richtung wir blicken. Gut, es gibt an manchen Stellen winzige Abweichungen vom Mittelwert. Warum, weiß man so genau nicht, nur dass diese Inhomogenitäten es der Materie überhaupt erst erlaubten, sich zu Sternen und Galaxien zusammen zu ballen.

Die Frage von heute: Sie haben sicher schon beim Einstieg hier zu rätseln begonnen, aber fragen wir hier natürlich: In wessen Evangelium steht die Weihnachtsgeschichte? Also die mit der Geburt Jesu und allem, was zu einer vernünftigen Krippe dazu gehört?

  1. Markus

  2. Johannes 

  3. Lukas

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