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Es ist groß, dunkel und im wahrsten Sinne des Wortes maßlos: das Universum. Geht es um das Universum und seinen Ursprung, geraten Naturwissenschaften und Philosophie schnell an ihre Grenzen. Trotzdem oder vielleicht auch gerade deshalb gibt es hier viel Spannendes zu berichten. Wie entstehen Sterne, Planeten und Galaxien, wie wirken die Naturkräfte, was ist dunkle Materie, existiert das Universum ewig? Das sind nur einige der Fragen, auf die Sie in diesem Buch eine verständliche Antwort bekommen.

 

 

Aus dem Inhalt:

Über die Autoren 9 / Einleitung 23 / Über dieses Buch 23 / Konventionen in diesem Buch 24 / Was Sie nicht lesen müssen 24 / Törichte Annahmen über den Leser 24 / Wie dieses Buch aufgebaut ist 25 / Teil I: Am Anfang war Frühe Ideen über das Universum 25 / Teil II: Moderne Kosmologie: Am Anfang war der Urknall 25 / Teil III: Das Do-it-yourself-Universum 26 / Teil IV: Schwierige Fragen 27 / Teil V: Der Top-Ten-Teil 27 / In diesem Buch verwendete Symbole 27 / Wie es weitergeht 28 // TEIL 1 / Am Anfang war : Frühe Ideen über das Universum 29 / Kapitel 1 / Das frühe Universum erforschen 31 / Ansichten ändern sich - wissenschaftlich gesprochen 32 / Wissenschaft und Religion im Gegensatz 33 / Das Wort Kosmologie 34 / Der Blick zum Anfang des Universums 35 / Der Luxuslimousinen-Effekt 37 / Der Anfang 38 / Warum die Jetztzeit so aufregend ist 39 // Kapitel 2 / Zu den Sternen aufblicken: Was die Menschen früher glaubten 41 / Ein Heim für die Götter: Frühe Weltbilder 42 / Zerteilung des Gerippes eines Gottes: Die babylonische Schöpfungsgeschichte 42 / Liebe zwischen den Sternen: Ägyptische Götter am Himmel 43 / Eine wissenschaftliche Herangehensweise: Frühe Ansichten 44 / Der sich die Sphärenharmonie vorstellte: Pythagoras 45 / Der die Grenzen verschob: Anaxagoras von Klazomenai 46 / Der seinem Wandelstern folgte: Aristarch von Samos 46 / Der den Sieg davontrug: Aristoteles 47 / Der das aristotelische System verfeinerte: Ptolemäus 48 / Die Sonne in die Mitte rücken: Die kopernikanische Revolution 49 // Kapitel 3 / Newton, die Schwerkraft und die Bewegung der Planeten 53 / Tycho Brahe, ein aufgehender Stern 54 / Die Arbeit in der größten Sternwarte der W elt 55 / Der Gehilfe - und Überwinder - von Brahe: Johannes Kepler 57 / Die Formulierung der keplerschen Gesetze 58 / Keplers Erbe würdigen 63 / Das Universum gibt sich zu erkennen: Galileo 64 / Der Schiefe Turm und die Schwerkraft 64 / Ein Blick durch Galileos Augen 65 / Venus durchläuft Phasen 66 / Die Entdeckung von Flecken auf der Sonne 67 / Galileos Konfrontation mit der Kirche 68 / Zuschauen, wie der Apfel fällt: Isaac Newton 69 / Alles miteinander verknüpfen 71 / Die Wertschätzung von Newtons Principia 73 / Keine Spekulation über die Ursache der Schwerkraft 77 / Betrachtung der Wirkung von Newtons Theorien 77 // TEIL II / Moderne Kosmologie: Am Anfang war der Urknall 79 / Kapitel 4 / Krümmung des Universums: Magnetismus und Schwerkraft 81 / Die Bestätigung der newtonschen Gesetze 82 / Das Problem mit dem Merkurperihel 82 / Das Licht als elektromagnetische Welle: James Clerk Maxwell 84 / Auf dem elektromagnetischen Feld spielen 84 / Maxwells wunderbare Gleichungen 86 / Die Entdeckung eines verblüffenden Zusammentreffens 86 / Die Abschaffung des Äthers: Michelson und Morley 87 / Bläst der (Äther-)Wind? 87 / Untersuchung des Ätherwindes 88 / Der relative Albert Einstein 90 / Nachdenken über einen physikalischen Widerspruch: Die spezielle Relativitätstheorie 91 / Die Dehnung der Zeit 94 / Der Zusammenhang von Masse und Energie 98 / Weiter geht's zur allgemeinen Relativitätstheorie 99 // Kapitel 5 / Das Universum vermessen 107 / All die funkelnden Sterne untersuchen 108 / Die Sachen etwas genauer anschauen 108 / Die Farben der Sterne vergleichen 109 / Die Sterne klassifizieren 112 / Nach der Oberflächentemperatur sortieren 112 / Unterschiedliche Helligkeiten 114 / Veränderliche Sterne aller Art 117 / Sternentfernungen messen 118 / Die Parallaxe 119 / Die Parallaxe auf die Sterne anwenden 120 / Die Entfernungsbestimmung mittels Standardkerzen 122 / Mit dem Dopplereffekt Sterne ins rote Licht rücken 123 / Ein für alle Zeiten expandierendes Universum betrachten 126 / Die Erforschung der Nebelflecken 126 / Das vergrößerte Weltbild Hubbles 129 // Kapitel 6 / Die Vorbereitung des Urknalls 133 / Die Zutaten für ein expandierendes Universum zusammenstellen 134 / Die Vorhersage eines expandierenden Universums 134 / Die Beobachtung des expandierenden Universums 135 / Die Expansion durch Aufblasen eines »universellen« Luftballons verstehen 136 / Für die Expansion vorheizen 138 / Klein anfangen 138 / Die Namensgebung des Urknalls 138 / In den Ofen schauen und nach fossiler Strahlung Ausschau halten 139 / Die Strahlung fühlen 139 / Wann der CMB entstand 141 / Den CMB entschlüsseln 141 / Variationen im CMB finden 142 / Die Quelle der Variationen im CMB identifizieren 143 / Schwarzkörperstrahlung beobachten 144 / Die damit verknüpfte Energiemenge abschätzen 145 // Kapitel 7 / Der Teig geht auf: Expansion und Inflation des Universums 147 / Zum Anfang zurückgehen 148 / Das Universum definieren 149 / Wieder zurück zum U rsprung 149 / Über den Horizont nachdenken 150 / Dem Universum eine Form geben 151 / Ein kollabierendes Universum 152 / Ewige Expansion 152 / Ein Universum - gerade richtig zum Leben 153 / Sich die Inflation vorstellen 154 / Exponentielle Expansion 154 / Einige knifflige Probleme lösen 155 / Die Schwerkraft umkehren 156 / Die Inflation hinbiegen 157 // Kapitel 8 / Unterschiedliche Gedanken über das Universum 159 / Ewige Existenz: Eine Alternative zum Urknall 160 / Die Rosinen aus dem Kuchen picken - die Vorstellung eines / konstanten Universums 160 / Die Steady-State-Theorie 161 / Das Schöpfungsfeld betrachten 162 / Die weitere Entwicklung der Steady-State-Theorie 164 / Das Universum auf andere Weise erklären 165 / Kosmische Zutaten zusammenmischen: Das Mixmaster-Universum 166 / Die Theorie der Lichtermüdung 166 / Mit Materie und Antimaterie spielen: Plasmakosmologie 167 / Weitere merkwürdige kosmologische Theorien 169 // TEIL III / Das Do-it-yourself-Universum 171 / Kapitel 9 / Ganz von Grund auf beginnen 173 / Was ist Materie? Auf der Suche nach den Grundbausteinen 174 / Vorstoß zu immer kleineren Bereichen - doch nur bis zu einem bestimmten Punkt 174 / Thomson und die Entdeckung des Elektrons 176 / Ernest Rutherford und die Zerlegung des Atoms 177 / Über Elektronen, Protonen und Neutronen hinaus: Die Quantenmechanik 180 / Die Geburt der Quantenmechanik: Max Planck 181 / Eine neue Vorstellung vom A tom 182 / Reist Licht als Welle oder als Teilchen - oder als beides? 183 / Einen Kompromiss schließen: Werner Heisenberg 184 / Die Erforschung der Wahrscheinlichkeiten 186 / Antimaterie 187 / Was negative Zahlen bedeuten 188 / Die Entdeckung des positiven Elektrons 188 / Was ist Antimaterie? 189 / Das Standardmodell 191 / Die Klassifikation von Quarks 193 / Zusammengesetzte Teilchen 193 / Immer mehr Quarks: charm, top und bottom 194 / Elektronen und mehr im Standardmodell 194 / Die Anordnung in Familien 195 // Kapitel 10 / Volle Kraft voraus: / Die Rolle der Grundkräfte im Universum 197 / Kräfte am Werk 198 / Newtons Kraftbegriff 198 / Die Vereinigung von Elektrizität und Magnetismus: Die elektromagnetische Kraft 199 / Tief im Innern des Atoms: Die schwache Wechselwirkung 206 / Den Kern Zusammenhalten: Die starke Wechselwirkung 206 / Die Vereinheitlichung der Naturkräfte 208 / Die Übertragung der schwachen Wechselwirkung 208 / Die Übertragung der starken Wechselwirkung 209 / Die Quantengravitation 210 // Die Teilchen erhalten Masse: Das Higgs-Feld und das Higgs-Boson 210 / Die Suche nach GUTs und TOEs: Grand Unified Theories und Theories of Everything 212 // Kapitel 11 / Licht ins Dunkel bringen 215 / Ein schwarzer Elefant in der finsteren Kammer: Die Dunkle Materie 216 / Die dunkle Seite des Universums entdecken 216 / Die Entdeckung seltsamer Rotationskurven von Galaxien 217 / Die Definition der Dunklen Materie 218 / Die Kartierung der Dunklen Materie im Universum 220 / Noch dunkler: Dunkle Energie 220 / Die kosmologische Konstante 222 / Quintessenz 223 / Die Saiten des Universums 223 / Das Stück einer Saite vermessen 224 / Vergleich im Wettbewerb stehender Stringtheorien 225 // Kapitel 12 / Mit dem Chemiekasten des Universums spielen 227 / Ein Rundgang durch das Periodensystem der Elemente 228 / Der Wasserstoff 229 / Dem Gemisch Neutronen hinzufügen 229 / Die Elektronenwolken betrachten 230 / Die Häufigkeit der chemischen Elemente berechnen 230 / Die Erzeugung von Wasserstoff und Helium im Urknall 231 / Die Geburt eines Sterns 233 / Vom Wasserstoff zum Helium 234 / Ein chemisches Hindernis tut sich auf 235 / Schwerere Elemente erzeugen 237 / Ein Zyklus aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff 238 / Sterne aufgrund ihrer Chemie klassifizieren 239 / Sterne der Population I 239 / Sterne der Population II und III 240 / Schwere Elemente mittels Supernovae erzeugen 240 / Supernovae vom Typ la 241 / Supernovae vom Typ II 242 // Kapitel 13 / Die Entstehung von Sternen, Sonnensystemen, Galaxien 245 / Die Entstehung von Sternen 246 / Ein Besuch in den Kinderstuben der Sterne 246 / Allgemeine Wahrheiten bei den ältesten Sternen entdecken 247 / Die Bildung von Sonnensystemen 248 / Die Entstehung von Galaxien 249 / Die Spiralgalaxien 249 / Die Spiralarme bilden sich 251 / Alles im Universum inventarisieren 252 / Galaxien 252 / Sterne 253 / Schwarze Löcher 255 / Das große Ganze: Jenseits der Milchstraße 256 / Die Lokale Gruppe besuchen 256 / Die Anhäufung von Galaxien 256 / Die Superhaufen 258 / Das kosmische Netzwerk weben 260 // Kapitel 14 / Die Entstehung des Lebens 263 / Die Definition des Lebens 264 / Komplexität 264 / Stoffwechsel 265 / Entwicklung 265 / Autonomie 265 / Fortpflanzung 265 / Eine Arbeitsdefinition skizzieren 266 / Die Anfänge des Lebens aufspüren 268 / Das Alter des Lebens auf der Erde berechnen 268 / Die Anfänge des Lebens erkunden 269 / Ein Teller voll warmer Ursuppe 271 / Den Zeh in Darwins Tümpel tauchen 272 / Im Innern der Zelle: DNA und Proteine 273 / Das Problem vom Huhn und dem Ei 276 / Leben in einem Universum, das »gerade richtig« ist 277 // Kapitel 15 / Eine Reise durch die Zeit 279 / Die Vergangenheit, die Gegenwart und die Zukunft 280 / Eine andere Sicht auf die Raumzeit: Weltlinien und Lichtkegel 280 / Nach Tachyonen fischen 286 / Die Kausalität betrachten 287 / Die Geschwindigkeit der Schwerkraft 288 / Die Zeit zurückdrehen 289 / Schneller als das Licht 289 / Die Zeit vor dem Urknall 290 / Alles in einem singulären Zeitpunkt aufsummieren 290 / Ein unendliches Universum betrachten 292 // TEIL IV / Schwierige Fragen 295 / Kapitel 16 / Das Unerklärliche erklären 297 / Den Tod von Sternen beobachten 297 / Augen auf bei Schwarzen Löchern 298 / Die Entstehung von Schwarzen Löchern 298 / Das Unsichtbare sehen 300 / Die Klassifikation Schwarzer Löcher 300 / Ins Innere der Schwarzen Löcher schauen 301 / Der Fall in ein Schwarzes Loch 302 / Der Durchbruch zur anderen Seite 304 / Neutronensterne 305 / Das paulische Ausschließungsprinzip 306 / Den Puls von Neutronensternen prüfen 307 / Quasare, die faszinierenden Herzen der Galaxien 307 / Die Erschaffung von Paralleluniversen 308 / Eine Reise durch den unendlichen Raum 309 / Seifenblasen aus der Inflation 310 // Kapitel 17 / Die Suche nach außerirdischem Leben 311 / Die Suche nach Leben im Sonnensystem 312 / Mars 312 / Titan 314 / Die Suche nach Leben tragenden Planeten außerhalb des Sonnensystems 316 / Das Sternlicht oszilliert: Die Radialgeschwindigkeit 316 / Planeten im Walzertakt: Astrometrie 317 / Schatten jagen: Die Durchgangsmethode 318 / Wie man intelligentes Leben anderswo finden kann 320 / Sich auf Radiowellen verlassen 320 / Man fragt sich, wo all die Außerirdischen sind 323 // Kapitel 18 / Dem Ende entgegen 325 / Wenn die Sonne erlischt 326 / Das Schicksal des Universums 328 / Warum die Dichte des Universums wichtig ist 329 / Das Ende eines offenen Universums: Das große Erstarren 331 / Das Ende eines geschlossenen Universums: Der große Kollaps 333 / Ein anderes Ende in Sicht: Der große Verriss 334 // TEIL V / Der Top-Ten-Teil 337 / Kapitel 19 / Zehn Ansichten über den Ursprung des Universums 339 / Jüdisch-christliche Schöpfung: Am Anfang war 340 / Islamische Schöpfung: Es öffnen sich Himmel und Erde 340 / Die Schöpfung der Hindus: Eine Folge von Zyklen 341 / Die buddhistische Schöpfung: Ursache und Wirkung ohne einen Schöpfer 342 / Die shintoistische Schöpfung: Die Erde, jung und glatt 343 / Afrikanisches Volkstum: Der Ursprung aus dem Ei 344 / Die irokesische Schöpfung: Die Geschichte mit der Schildkröte 344 / Adams: Das Leben, das Universum und der ganze Rest 345 / Pratchett: Absurdität und eine weitere Riesenschildkröte 346 // Kapitel 20 / Die zehn größten Fortschritte in der Kosmologie 347 / Der Cosmic Background Explorer (COBE) 347 / Das europäische Elementarteilchenphysik-Laboratorium (CERN) 348 / Das Hubble Space Telescope 349 / Super-Kamiokande 350 / Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) 351 / Das Chandra-Röntgen-Observatorium 352 / Fermilab 353 / Das Atacama Cosmology Telescope (ACT) 354 / Die Mount-Wilson-Sternwarte 355 / Die Keck-Teleskope 356 // Wissenschaftliche Einheiten und Gleichungen verstehen 357 / Exponenten 357 / Andere mathematische Schreibweisen 358 / Wissenschaftliche Einheiten 359 / Das Meter 359 / Das Kilogramm 360 / Die Sekunde 360 / Das Kelvin 360 / Nicht-Sl-Einheiten 361 / Winkel 361 / Länge 362 / Wichtige Gleichungen 364 / Das dritte keplersche Gesetz 364 / Newtons Gravitationsgesetz 364 / Die allerberühmteste Gleichung 365 / Das hubblesche Gesetz 365 / Stichwortverzeichnis 367