Ein Universum aus Nichts

erkennen, was Hubbles Gesetz bedeutet, muss man den Aussichtspunkt der eigenen Galaxis mit seinem eingeschränkten Blickfeld verlassen und sich unser Universum von außen ansehen. Es ist schwierig, sich außerhalb eines dreidimensionalen Universums aufzustellen, doch es ist kein Problem, sich außerhalb einer zweidimensionalen Welt zu positionieren. Nachfolgend habe ich ein solches expandierendes Universum zu zwei verschiedenen Zeitpunkten gezeichnet. Wie man sieht, sind die Galaxien im zweiten Bild weiter voneinander entfernt.

    Nun stellen wir uns vor, wir befinden uns in einer der Galaxien des zweiten Bildes, die ich weiß markiere:

    Um zu erkennen, wie die Evolution des Universums vom Aussichtspunkt dieser Galaxie aussähe, lege ich einfach das zweite Bild über das erste, wobei die Galaxie in Weiß mit sich selbst zur Deckung gebracht wird:

    Voila! Vom Aussichtspunkt dieser Galaxie aus entfernen sich alle anderen Galaxien, und jene, die doppelt so weit entfernt sind, haben in derselben Zeit doppelten Abstand erreicht, jene in dreifacher Entfernung waren dreimal so schnell unterwegs usw. Solange kein Rand erkennbar ist, kommt es den Beobachtern in der Galaxie so vor, als befänden sie sich im Zentrum der Expansion.
    Es spielt keine Rolle, welche Galaxie man wählt. Nehmen wir eine andere Galaxie und wiederholen den Vorgang:

    Aus der je eigenen Perspektive ist dann entweder jeder Ort das Zentrum des Universums, oder kein Ort ist es. Es spielt keine Rolle, Hubbles Gesetz steht im Einklang mit einem expandierenden Universum.
    Als Hubble und Humason ihre Analyse im Jahr 1929 erstmals veröffentlichten, stellten sie nicht nur eine lineare Beziehung zwischen Entfernung und Fluchtgeschwindigkeit fest, sondern nannten auch eine quantitative Schätzung der Expansionsrate selbst. Hier folgen die in ihrem Aufsatz vorgestellten Daten:

    Wie es scheint, hat Hubble ein relativ glückliches Händchen gehabt, als er seinen Daten eine Gerade zuordnete. 8 Die aus der Grafik abgeleitete Expansionsrate legte nahe, dass eine Galaxie in einer Entfernung von einer Million Parsec (3 Millionen Lichtjahre) – das ist der durchschnittliche Abstand zwischen Galaxien – sich mit einer Geschwindigkeit von 500 km/s von uns entfernt. Diese Schätzung war jedoch weniger glücklich.
    Woran das liegt, ist relativ einfach zu erkennen. Wenn sich derzeit alles voneinander entfernt, lag es früher näher beisammen. Wenn nun die Schwerkraft eine anziehende Kraft ist, dann sollte sie die Expansion abbremsen. Das bedeutet, die Galaxie, die sich vor unseren Augen mit 500 km/s von uns entfernt, hätte sich früher schneller bewegen müssen.
    Wenn wir jedoch für den Augenblick einfach annehmen, die Galaxie habe sich schon immer mit dieser Geschwindigkeit fortbewegt, können wir uns in die Vergangenheit zurückarbeiten und herausfinden, vor wie langer Zeit sie am gleichen Ort gewesen ist wie unsere Milchstraße. Da Galaxien in doppelter Entfernung sich zweimal so schnell bewegen, stellt sich heraus, dass sie sich alle exakt zur selben Zeit an unserer Position überlagert haben. Das gesamte beobachtbare Universum wäre in der Tat in einem einzigen Punkt, dem Big Bang oder Urknall, überlagert gewesen – zu einer Zeit, die wir auf diesem Weg abschätzen können. Eine solche Schätzung stellt eindeutig eine obere Grenze für das Alter des Universums dar, denn wenn die Galaxien sich einst schneller bewegt hätten, hätten sie ihre heutige Position in kürzerer Zeit erreicht, als diese Schätzung erwarten lässt.
    Nach dieser auf Hubbles Analyse gestützten Schätzung hätte sich der Big Bang etwa vor 1,5 Milliarden Jahren ereignet. Doch bereits 1929 war aufgrund der Beweislage klar, dass die Erde älter als 3 Milliarden Jahre sein muss. (Außer für einige Leute in Tennessee, Ohio und ein paar anderen US -Staaten, die die Bibel wörtlich interpretieren.)
    Nun wäre es für Wissenschaftler peinlich, wenn sie herausfänden, dass die Erde älter ist als das Universum. Wichtiger ist aber, dass das Resultat den Schluss nahelegt, dass an der Analyse etwas falsch sein muss. Ursache dieser Verwirrung war schlicht die Tatsache, dass Hubbles Schätzwerte der Entfernungen, abgeleitet allein mithilfe der Cepheiden innerhalb unserer Milchstraße, systematische Fehler aufwiesen. Die Entfernungsskala, die auf der Verwendung naher Cepheiden beruhte, mit denen man die Abstände weiter entfernter Cepheiden geschätzt hatte, um daraus wiederum abzuschätzen, wie weit