Senioren-Universität Würzburg WS 2019


Zeit ist, was meine Uhr anzeigt

Vorlesung Senioren-Universität WS 2019/20:


Montag 14:15 - 15:45 Uhr

Oswald-Külpe Hörsaal Röntgenring 12

Universität Würzburg

Was ist Zeit?


Galaxis
Abb.: Das Universum wächst jede Sekunde - es bildet sich mehr Raum zwischen den Galaxien-haufen und damit auch mehr kosmische Zeit.
[Grafik: Wikipedia]


Warum stehen wir mit den Füßen auf dem Boden? Newton meinte, weil sich Massen anziehen, Einstein sagte, weil sich die Raumzeit krümmt. Carlo Rovelli hat eine andere Erklärung: vielleicht ja deshalb, weil es uns immer dorthin zieht, wo die Zeit am langsamsten vergeht. Wenn, ja wenn es so etwas wie Zeit überhaupt gibt. Kaum etwas interessiert theoretische Physiker von Rang so sehr wie der Begriff der Zeit. Seit Einstein sie mit dem Raum zur Raumzeit zusammengepackt und der Gravitation unterworfen hat, wird sie von großen Physikern wie Stephen Hawking und Carlo Rovelli umrätselt. Wenn es ums Elementare geht, darum, was die Welt im Innersten zusammenhält, kommen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft in den Formeln der großen Theorien zwar nicht mehr vor. Aber geht es wirklich ohne die Zeit? Um diese Frage dreht sich das neue, aufregende Buch des italienischen Ausnahme-Physikers.

Leben wir in der Zeit oder lebt die Zeit vielleicht nur in uns? Warum der physikalische Zeitbegriff immer weiter verschwimmt, je mehr man sich ihm nähert, warum es im Universum keine allgemeine Gegenwart gibt, warum die Welt aus Geschehnissen besteht und nicht aus Dingen und warum wir Menschen dennoch gar nicht anders können, als ein Zeitbewusstsein zu entwickeln: Rovelli nimmt uns mit auf eine Reise durch unsere Vorstellungen von der Zeit und spürt ihren Regeln und Rätseln nach.

JWST
Abb.: Wachstum des inflationären Universums von der Planck-Skala bis zum heutigen Radius von 100 Gpc.
[Grafik: Camenzind]


Für das kommende Semester verwenden wir weiterhin als Grundlage mein Buch zu diesem Thema:

Daten und Themen der Vorlesung




Senioren Universität Bad Kissingen 2020


Albert Einstein

Das Dunkle Universum


16:00 - 17:30: Senioren Uni Bad Kissingen


Sparkassen-Pavillon
Von-Hessing-Straße 10

6. Febr.: Das Universum mit Radioaugen



10. Febr.: !!! wegen Sabine verschoben !!!



13. Febr.: Dunkle Materie im Universum



14. Febr.: Warum Dunkle Energie?


Dokumentation "Das Dunkle Universum" erhältlich bei Max Camenzind.

==========================================

Senioren Universität Würzburg WS2019/20


Es gibt Begriffe in der Physik, die nicht erklärbar sind, da sie nicht auf andere Begriffe zurückführbar sind. Raum und Zeit sind solche Begriffe. Macht es also überhaupt Sinn zu fragen, was Raum ist und was Zeit ist? Ein Beispiel dazu: Wir wissen heute was ein Proton ist. Es besteht aus Quarks und Gluonen. Aber was sind Quarks? Quarks und Gluonen können als mathematische Objekte definiert werden. Das gelingt auch mit Raum und Zeit.

21. Okt.: Aktuelle Astronomie im Sommer 2019


Aktuell:
==> Der Nobelpreis in Physik 2019
==> eROSITA - Röntgenastronomie in Deutschland
==> Schwarzes Loch und Neutronenstern mergen am 14. August?
==> ... und vieles mehr.

11. Nov.: Zeit ist keine Illusion !


Nach Carlo Rovelli ist Zeit eine Illusion. Kaum etwas interessiert theoretische Physiker und Philosophen so sehr wie der Begriff der Zeit. Unsere moderne Auffassung geht auf Einstein zurück: er hat die Zeit zusammen mit dem Raum zur RaumZeit zusammengepackt. Das Universum - unsere Welt - ist eine RaumZeit, und wir sind Teil dieser RaumZeit. Das Universum existiert jedoch auch ohne uns, und die Zeit ist keine Illusion des Menschen.

18. Nov.: Frühe Geschichte der Zeit


Die uns im Alltag geläufigen Zeitbegriffe sind mit wiederkehrenden kosmischen Vorgängen verknüpft – mit dem Auf- und Untergang der Sonne, dem Mondzyklus und der Umlaufbewegung der Erde. Es gibt aber auch eine Merkwürdigkeit: Die Zeit kennt nur eine Richtung. Im Neolithikum hat der Mensch zum ersten Mal ein Zeitgefühl entwickelt - Zeugnis davon sind Goseck, Stonehenge und die Scheibe von Nebra. Die ersten Hochkulturen entwickelten bereits Sonnen- und Mondkalender. Diese mündeten im Julianischen Kalender, der 1582 n. Chr. Grundlage des heutigen Gregorianischen Kalenders wurde.

2. Dez.: Von der Pendel- zur Atomuhr


Richard Feynman (1918 – 1988): Was ist Zeit? Es wäre schön, wenn wir eine gute Definition der Zeit finden würden ... was jedoch wirklich wichtig ist, ist nicht, wie wir Zeit definieren, sondern wie wir sie messen. Eine Möglichkeit, Zeit zu messen, ist die Bewegung von etwas, das immer wieder in regelmäßiger Art geschieht – etwas Periodischem.

16. Dez.: Isaac Newton´s Raum und Zeit


Das Zimmer, in dem wir uns befinden, bezeichnen wir als Raum. Er enthält alles, was uns umgibt. Im Kosmos ist das ähnlich: Er beinhaltet alle Sterne und Planeten. Ohne sie aber wäre es ein leerer Raum. Wäre es dann überhaupt noch Raum? Einstein formulierte einmal: Da wo Materie oder Energie ist, da ist auch Raum. Oder anders betrachtet: Erst durch die Anwesenheit von Materie und Energie baut sich der Raum auf.
Sir Isaac Newton hatte seinerzeit den Raum als absolut bezeichnet, womit er meinte, dass der Raum durch nichts und niemand beeinflussbar und damit unveränderlich ist. Wir werden noch sehen, dass diese Aussage nicht mehr haltbar ist. Zur physikalischen Beschreibung werden formale Eigenschaften verschiedener mathematischer Räume, meistens des euklidischen Raumes, benutzt. Der Begriff des Raums hat sich in der Geschichte der Physik stark gewandelt.

Einen entscheidenden Durchbruch in unserem Verständnis des Zeitbegriffs verdanken wir Galileo Galilei (1564–1642) und Sir Isaac Newton (1643–1727). Die beiden Universalgelehrten haben unser Verständnis von der Natur im 16. und 17. Jahrhundert entscheidend geprägt. Hinsichtlich des Zeitbegriffs sind ihre Arbeiten auf dem Gebiet der klassischen Mechanik und der Schwerkraft bedeutend. Sowohl Galilei als auch Newton führten physikalische Experimente durch. Diese beschrieben sie durch mathematische Gleichungen, in denen die Zeit als Variable eine große Rolle spielt. Die Physiker nennen sie Bewegungsgleichungen – wir stoßen also wieder auf den aristotelischen Begriff der Bewegung: kinesis. Im Allgemeinen handelt es sich bei den Bewegungsgleichungen um Differenzialgleichungen, die beschreiben, wie sich der Ort eines Körpers unter der Einwirkung einer äußeren Kraft ändert, beispielsweise beim Hin- und Herschwingen eines Pendels unter dem Einfluss der Schwerkraft. Die mathematischen Lösungen einer Bewegungsgleichung geben darüber Aufschluss, an welcher Stelle sich das Pendel zu einem beliebigen Zeitpunkt befindet, wie schnell es dann schwingt und wie stark es gerade beschleunigt wird. Dieser mathematische Formalismus ist sehr mächtig und besitzt weit reichende Anwendungen in Naturwissenschaft und Technik.

Die Zeit ist unbeeinflussbar – oder, wie Newton es in seinem 1687 erschienenen Hauptwerk "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" formulierte: "Die absolute, wahre Zeit verfließt an sich und vermöge ihrer Natur gleichförmig und ohne Beziehung auf irgendeinen äußeren Gegenstand." Ein solcher Ansatz für das Wesen der Zeit war überaus erfolgreich, aber es sollte sich zeigen, dass mit der modernen Physik des 20. Jahrhunderts das Verständnis des Zeitbegriffs weiterentwickelt werden musste.


13. Januar: Moderne Vision von Raum & Zeit


Seit Einsteins Relativitätstheorie ist den Physikern klar, dass Zeit keine absolute Größe ist. Sie ist relativ und hängt davon ab, wie schnell wir uns durch den Raum bewegen. Und der Raum ist natürlich auch keine Konstante. Er dehnt sich, krümmt sich oder zieht sich zusammen. Für unsere Alltagslogik ist das schwer zu fassen. Aber Carlo Rovelli verlangt noch etwas mehr. Auch die Gegenwart verschwindet aus der Physik und mit ihr die klare Grenze zwischen Vergangenheit und Zukunft. Für unsere Vorfahren war die Erkenntnis, auf einer riesigen, sich drehenden Erdkugel durch das Universum zu rasen ebenso „weltfremd“ wie für uns eine Welt, in der die Gegenwart nicht existiert. Orientiert sich doch unser ganzes Leben wie die Grammatik aller Sprachen an der Trennung von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

27. Januar: Kosmische Zeit und Entropie


Die moderne Kosmologie lehrt uns, dass die Entwicklung des Universums vor 13,8 Milliarden Jahren im Urknall, einem unvorstellbar heißen und dichten Zustand, begann. Seither dehnt es sich aus. Innerhalb von Sekundenbruchteilen bildeten sich die vier Grundkräfte, und nach rund 400.000 Jahren wurde der Kosmos für sichtbares Licht durchlässig. Nach einigen hundert Millionen Jahren entstanden die ersten Sterne. In einigen Entwicklungsphasen verlief die Expansion des Universums sogar beschleunigt. Auch heute expandiert der Raum beschleunigt, so dass die mittleren Entfernungen zwischen den Galaxien und Galaxienhaufen immer schneller zunehmen. Nach allem, was wir wissen, wird sich die beschleunigte Expansion fortsetzen. Dies belegen astronomische Beobachtungen entfernter Himmelsobjekte und Einsteins Relativitätstheorie, welche die kosmische Dynamik korrekt beschreibt. Bei der Ausdehnung vergrößern sich nicht nur die mittleren Abstände zwischen den Galaxien, sondern selbst Lichtwellen werden auseinandergezogen: Die Wellen von blauem, kurzwelligem Licht, das im frühen Universum vorhanden war, werden durch die Expansion des Universum gedehnt und erscheinen dann als rotes, langwelliges Licht. Diesen Vorgang bezeichnen die Astronomen passenderweise als kosmologische Rotverschiebung.

======================================================