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Die Steady-State-Theorie ist ein kosmologische Theorie die besagt, dass das Universum schon immer da war und sich immer weiter ausdehnen wird. Diese Theorie wurde im März 1948 von beiden unabhängig voneinander Hermann Bondic und Thomas Gold wenn Fred Hoyle als Gegenstück zu den Urknalltheorie aus Unzufriedenheit mit der Tatsache, dass in dieser Theorie ein Anfang (ein „Moment der Schöpfung“) vorausgesetzt wird. Anfangs gab es zwei verschiedene Theorien, aber später beschlossen die Männer, zusammenzuarbeiten.
Beschreibung
Die Steady-State-Theorie erfüllt die perfektes kosmologisches Prinzip, oder, wie Hoyle es nennt, das "weite kosmologische Prinzip", das besagt, dass das Universum im großen Maßstab immer gleich aussieht, unabhängig von der Blickrichtung, unabhängig von der Position des Beobachters und unabhängig vom Moment der Beobachtung. Letzteres macht es zu einer Erweiterung des kosmologisches Prinzip, was auf die Urknalltheorie zutrifft.
Da nach der Theorie der Zeitpunkt der Beobachtung keine Rolle spielt, sah das Universum nach der Steady-State-Theorie in der fernen Vergangenheit genauso aus wie heute. Beobachtungen zeigten jedoch, dass sich das Universum kontinuierlich ausdehnt. Damit die Erscheinung des Universums konstant ist, muss diese Expansion mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgen. Das bedeutet, dass sich das Universum exponentiell ausdehnt. Außerdem muss die Dichte des Universums gleich bleiben, auch wenn sich das Universum ausdehnt. Dies könnte durch kontinuierliches „Erneuern“ der Materie geschehen.
Dies steht im Widerspruch zu den Naturschutzgesetze von Energie/Masse. Bondi und Gold gaben zu, dass die Erhaltung von Energie und Masse bis zu einem gewissen Grad zweifellos richtig ist. Aber das zwingt sie nicht zu der Annahme, dass es genau richtig ist. Im Widerspruch zum perfekten kosmologischen Prinzip gibt es keinen Grund anzunehmen, dass der Energie-Masse-Erhaltungssatz mit unendlich großer Genauigkeit fortbesteht, viel genauer als experimentell bewiesen.
Argumente für stationäres
Eine der wichtigsten Erkenntnisse der Steady-State-Theorie ist, dass es möglich ist, eine Altersverteilung von Galaxien zu berechnen; es ist möglich zu berechnen, wie viele Galaxien älter als eine bestimmte Zeit sind. Darüber hinaus liefert die Steady-State-Theorie ein Durchschnittsalter von Galaxien, nämlich , wo Ho de Hubble-Konstante ist. Dies entspricht 4,5 Milliarden Jahren (gehenUm 1950 wurde nach der damaligen Version der Urknalltheorie das Alter des Universums auf 1,8 Milliarden Jahre festgelegt. Dies würde bedeuten, dass das Universum jünger wäre als das Boden. Dies sprach damals für die Anhänger der Steady-State-Theorie. Später stellte sich heraus, dass dies auf einen falschen Wert der Hubble-Konstante zurückzuführen war.
Themen
Die Steady-State-Theorie hat alle möglichen Dinge getan falsifizierbar Vorhersagen. Beobachtungen zeigten, dass eine Reihe von Vorhersagen falsch sind. Dies führte dazu, dass die Steady-State-Theorie verworfen werden musste.
Eine dieser Beobachtungen bezieht sich auf die Anzahl der Radioquellen im Universum. Es ist zu erwarten, dass der Abstand umso größer ist, je schwächer die Quelle ist. Nach der Steady-State-Theorie sind die Quellen gleichmäßig verteilt und ihre Intensität nimmt nicht ab.
Basierend auf den obigen Erwartungen gilt Folgendes:
Wenn Sie eine Kugel mit dem Radius r und am Rand Funkquellen einer bestimmten wahrgenommenen Intensität nehmen, ist die Anzahl, Nweak, dieser Quellen proportional zur Fläche Ihrer Kugel, d. h. proportional zu . Die stärkeren Quellen, die näher an und damit im gesamten Volumen der Kugel liegen, haben eine Zahl, Nstrong, proportional zum Volumen und damit proportional zu . Ein Diagramm der geplant gegen sollte daher eine Steigung von 3/2 oder 1,5 haben. Beobachtungen zeigten jedoch, dass diese Steigung gleich 1,8 war.
Ein weiterer Punkt ist die Beziehung zwischen den verschiedenen Elementen. Nach der Steady-State-Theorie werden alle schwereren Elemente in Sternen gebildet, beginnend mit Helium das ergibt sich aus Wasserstoff. Dadurch sind die Verhältnisse eines Elements zu Wasserstoff direkt proportional zueinander. Aus diesem Grund sagt das Steady-State-Modell voraus, dass ein Graph von zwei Verhältnissen immer am Ursprung beginnt. Beobachtungen zeigen, dass dies für das He/H- und das O/H-Verhältnis jedenfalls nicht zutrifft. Dies wäre auf die Bildung von Helium während der Urknall. Dadurch wird sichergestellt, dass bereits eine gewisse Heliummenge vorhanden ist, bevor durch die Kernfusion in Sternen erneut Helium gebildet wird.Die Steady-State-Theorie kann auch das Verhältnis von . bestimmen Deuterium zu anderen Elementen. Dies ist ziemlich groß, wenn es nur durch Kernfusion erzeugt würde. Die Mengen an Deuterium, Tritium, Helium und Lithium wie sie beobachtet wurden, entsprechen auch der Vorhersage der Urknalltheorie.
Die Entdeckung von Quasare mittels Martin Schmidt in 1963 war ein herber Rückschlag für die Theorie. Quasare befinden sich nur in großer Entfernung, was bedeutet, dass das Universum in der fernen Vergangenheit anders aussah und sich daher im Laufe der Zeit verändert.
Ein weiterer Rückschlag war die Entdeckung des kosmischer Mikrowellenhintergrund in 1965. Nach der Urknalltheorie ist dies eine Folge des Urknalls. Dies scheint im Widerspruch zur Steady-State-Theorie zu stehen. Hoyle hatte zusammen mit Wickramasinghe eine alternative Theorie für die Existenz dieser Hintergrundstrahlung. Diese Theorie erwies sich als unwahrscheinlich und daher keine gute Alternative.
Hoyle ua veröffentlichten später die Quasi-Steady-State-Theorie. Es basierte auf mehreren kleinen Urknall um die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zu erklären. Da auch diese Theorie Mängel aufwies, wurde sie nicht allgemein akzeptiert.
Erstellung von Elementen
Ein Forschungspunkt im Zusammenhang mit der Steady-State-Theorie war die Nukleosynthese. Nach der Urknalltheorie sind die Elemente schwerer als Wasserstoff entstanden beim Urknall. Nach der Steady-State-Theorie muss dies in Sternen passiert sein. Beide Gruppen versuchten mit Hilfe von Berechnungen die Möglichkeit einer eigenen Theorie zu beweisen. Heute weiß man, dass in diesem Punkt beide teilweise recht haben: Helium, und kleine Mengen Deuterium und Lithium entstanden im Urknall, während schwerere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff stammen aus Sternen. Auf diese Weise war die Steady-State-Theorie, obwohl sie widerlegt wurde, wichtig für unser gegenwärtiges Verständnis des Universums.
Einstein
Im Jahr 2014 haben zwei irische Forscher – Cormac O'Raifeartaigh und Brendan McCann (Waterford Institute of Technology), versehentlich ein Manuskript von Albert Einstein in den Archiven von Albert Einstein aus Jerusalem entdeckt. Es waren vier A4-Seiten mit Text, Formeln und Durchstreichungen (Siehe externer Link: 'Einsteins Manuskript'). Es wurde wahrscheinlich während einer Reise nach Kalifornien im Jahr 1931 geschrieben, da es auf amerikanischem Briefpapier geschrieben wurde. In dem Manuskript spielt Einstein mit der Idee, dass sich das Universum ausdehnt, aber nicht ausdünnt, weil ständig neue Materie in der Leere entsteht, eine Idee, die Fred Hoyle später in seiner Steady-State-Theorie postulieren sollte.