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7   Kosmologie (Baustelle)

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In der Kosmologie sind, wie bereits beim SM, die SLs die zentralen Objekte in unserer Raumzeit. Die Idee mit den Raumzeiten mit unterschiedlicher Anzahl an Raumdimensionen muss nochmals erweitert werden. Es gibt auch unendlich viele 3D-Raumzeiten, welche sich gegenseitig beeinflussen können. Dunkle Energie (DE) und Dunkle Materie (DM) können aus unterschiedlichen Komponenten bestehen. In der DP wird der eigentliche Ursprung des Universums aus dem Urknall heraus nicht geklärt. Wir gehen von einer sehr kleinen, aber gegebenen Raumzeit aus.

Schön, aber nicht zwingend

Aus rein philosophischer Sicht ist der folgende Gedankengang sehr „schön und rund“, aber leider ohne eine wirklich zwingende Logik. Da in der DP sehr viel von der Raumzeitstruktur und den SLs abhängt, kann man auf die Idee kommen, dass unser Universum das Ergebnis eines SL aus 4D ist. Dann ist ein 3D SL ein Elementarteilchen in 4D und eine SL in 4D ein Universum in 3D. Das ganze Rekursiv bis auf 2D runter. Es gibt bestimmte Beobachtungen, welche darauf hindeuten könnten, dass unser Universum ein SL ist. Eine 4D-Raumzeit ist wesentlich schwerer zu Verändern als eine 3D-Raumzeit. Die gesamte Masse des Universums (mit DM) müsste dann der Planck-Masse in 4D entsprechen. So schön die Idee auch ist, wir legen diese zur Seite und nehmen unsere Raumzeit als gegeben an.

Was aus dieser Überlegung als zwingend hervorgeht ist, dass der Urknall aus einem höher- oder niederdimensionalen Übergang heraus passiert sein muss. Die ART versagt in der Singularität des Urknalls. Damit darf dieser nicht aus unserer Raumzeit heraus geschehen sein. Die ART beschreibt in unsere Raumzeit alles vollständig.

Andere 3D-Raumzeiten

Als erste Folgerung soll das Kopernikanische Prinzip auf die Raumzeit weiter ausgebaut werden. In den vorhergehenden Kapiteln wurde mit diesem Prinzip auf die niederdimensionalen Raumzeiten hin verwiesen. Eine höherdimensionale Grenze der Raumzeit ist die Singularität in einem SL. Da unsere Raumzeit selbst SLs aufweist, muss es damit zwingend mindestens noch eine 4D-Raumzeit geben. Dann kann es beliebig viele andere 3D-Raumzeiten geben. Diese anderen 3D-Raumzeiten müssen die gleichen physikalischen Gesetzte aufweisen wie unsere Raumzeit. Die physikalischen Gesetze hängen in der DP nur von der Raumzeit-Struktur ab. Diese ist bei allen 3D-Raumzeiten gleich. Damit gibt es dort auch SLs und insbesondere eine eigene Dynamik in der Raumzeit. Daher können sich diese Raumzeiten gegenseitig beeinflussen. Damit kann es in unserer Raumzeit Strukturen geben, die sich allein mit dem Inhalt oder der Dynamik unserer Raumzeit nicht erklären lassen. Dies wird ein Teil der DM abbilden.

Sehr kleine und sehr frühe SLs

Im frühen Universum war die DRD des Vakuums sehr hoch. Tatsächlich können sich WW ereignen, bei denen ein SL direkt aus einer Planck-Masse heraus erzeugt wurden. Diese SLs haben einen SSR von 2 Planck-Längen. Damit ist der WW-Querschnitt extrem klein. Alle anderen Objekte im Universum sind wesentlich größer als diese SLs. Auch wenn sich viele dieser SLs gebildet haben, ist es sehr unwahrscheinlich, dass ein SL von dieser Sorte weiter anwächst. Das haben nur wenige geschafft. Es gibt seit dem Beginn des Universums bereits SLs. Dieser Prozess löst gleich mehrere Probleme:

• • Einige der SLs könnten sich vereinigt haben oder durch Aufnahme von DRD gewachsen sein. Damit können im Universum sehr früh sehr große SLs beobachtet werden.
  • Die SLs welche nicht wachsen konnten (fast alle) bleiben als Planck-SL erhalten. Diese bilden den zweiten Teil der DM. Die SLs können nicht per Hawking-Strahlung zerstrahlen, da durch stark fallenden DRD im Vakuum nicht genügend Teilchen mit „kleiner“ Wellenlänge mehr erzeugt werden können. Diese Planck-SLs sind „SL-Leichen“.
  • Ein SL ist eine Verbindung zu einer höherdimensionalen Raumzeit und auch gleichzeitig zu anderen 3D-Raumzeiten. Ist eine Verbindung hergestellt, so muss sich unsere Raumzeit an die anderen Raumzeiten ausrichten. Das erste SL erzeugte die Inflationsphase. Die Inflationsphase ist die Angleichung an die bereits vorhandenen Raumzeiten. Da dies über die dimensionalen Grenzen hinweg funktioniert, passiert dies nahezu instantan. Wie üblich in der DP wird für die Inflation kein weiteres Feld benötigt.

Kommen wir zu den zwei wichtigsten Punkten für die Kosmologie. Was sind DM und DE?

Dunkle Materie (DM)

Dunkle Materie setzt sich aus zwei Komponenten zusammen.

Die erste Komponente sind Planck-SLs aus dem Urknall. Diese reagieren nur per Gravitation. Der WW-Querschnitt ist so klein, dass diese mit fast nichts eine WW erzeugen. Selbst wenn sich mal zwei SL vereinigen sollten, wird man keine Strahlung erkennen können und die Wirkung als DM hat sich fast nicht verändert. Alle anderen Objekte des Standardmodells sind in Ihren Compton-Wellenlängen zu groß, um von dem SL „gefressen“ werden zu können. Diese DRD ist als einzelnes „Quantum“ und um viele Größenordnungen größer als das Planck-SL selbst. Damit haben wir eine geometrische Ausprägung, die nur per Gravitation interagiert und so gut wie keine WW mit anderen Objekten hat. Dagegen sind selbst Neutrinos reaktionsfreudig.

Die zweite Komponente ist die gravitative WW mit anderen 3D-Raumzeiten. Dies funktioniert wie bei 2D wiederum nur bei einem SL. Diese Wirkung gibt es mit allen Formen eines SL in unserer Raumzeit oder mit einem SL in der anderen Raumzeit. Daher ergibt sich ein verstärkender Effekt, wenn sich ein SL gebildet hat. Zusätzlich können Zusammenhänge erzeugt werden, die es auf Grund der Größe in unserem Universum allein nicht geben kann (z.B. der Große Bogen). Es können sich Vorzugsrichtungen bilden, die es sonst nicht geben kann. Zum Beispiel die Ringstruktur der Zwerggalaxien um eine große Galaxie.

Dunkle Energie (DE) 

Für die DE gibt es drei Alternativen. Auf Grund des Arbeitsstands dieser Version ist noch keine Priorisierung festgelegt worden, welche der Alternativen die bessere ist. Evtl. sind es auch nur unterschiedliche Beschreibungen für den gleichen Sachverhalt oder es liegen Mischungen vor.

Vakuumenergie:

In der DP ist die Vakuumenergie durch die Raumzeit selbst definiert. Wo ein Raumpunkt ist, da ist auch Energie. Damit können sich für diese Energie im niederdimensionalen auch Teilchen bilden. Für eine Teilchenbildung braucht man aber eine vorgegebene Geometrie. Damit nimmt nicht das Gesamte Volumen der Raumzeit an diesen Prozess teil. Nur der Teil, welcher mit einer konkreten DRD belegt ist. Wenn man sich die durchschnittliche Belegung des Universums mit DRD ansieht, so kommt man auf ca. 1 -2 Atome je  , 410 Photonen je m^3  und 340 Neutrinos je cm^3. Nur diese Objekte erzeugen eine Fluktuation. Dann kommt diese Fluktuation im Schnitt nur mit der Energie der Objekte. Die 10^{122} Größenordnungen an Differenz der Energie vom Vakuum zur DE sind Unsinn. Die Werte liegen nicht so weit auseinander.

Nachteil der Lösung: Die DE verteilt sich dann mit der Expansion und müsste sich auch verdünnen. Das wird nicht beobachtet. Vorteil: Die Hubbel-Konstante aus der Supernova müsste dann größer sein als die Messung aus der Hintergrundstrahlung. Da hier immer von Masseansammlung zu Masseansammlung gemessen wird und eine Masseansammlung immer eine hohe DE aufweisen muss.

Gravitation ohne Masse:

Bei den Photonen wird in 2D eine Gravitationsschwankung erzeugt. Es ist aber keine DRD in diesen Raumzeiten vorhanden. Dies ergibt laut Feldgleichung tatsächlich eine negative Masse, da diese fehlt. Dann müsste das Photon in 2D (nicht die komplette Raumzeit) eine Raumzeitdehnung von der DRD weck haben und sich selbstständig vergrößern. Dann würde sich das Universum nicht explizit stark Ausdehnen, sondern nur das Photon. Es gibt dann kein schnell expandierendes Universum. Dies ist nur ein Trugbild aus der Ausdehnung des einzelnen Photons. Selbst wenn das Universum fast zum Stillstand gekommen ist, zeigen die Photonen ein anderes Bild.

Nachteil: Wenn das Universum mit einem Urknall angefangen hat, so muss es sich auch weiter ausdehnen. Woher kommt dann die Energie? Nur aus der Inflation?

Kosmologische Konstante:

Die Feldgleichung beschreibt die Auswirkungen der Gravitation auch ohne die Konstante sehr präzise. Die Konstante wird nur benötigt, wenn man die Feldgleichung auf das Universum als Ganzes anwenden will. Dann kann diese einen globalen Ausgleich schaffen und ein bestimmtes Szenario darstellen. Zurzeit wird ein expandierendes Universum benötigt.

Setzt man für die Feldgleichung den Energie-Impuls Tensor auf null, so verschwindet der Einstein-Tensor. Nur kann diese in der DP nicht auf null gesetzt werden. Es ist immer eine DRD vorhanden, die Vakuumenergie. Damit kann auch Lambda nicht auf null gesetzt werden. Auch wenn in 3D keine erkennbare DRD mit Gravitation vorhanden ist (keine Schwankung in der Raumzeit zwischen DRD und Gravitation), so muss für die Vakuumenergie ein Gegenterm vorhanden sein. Dann sind Gravitation und DRD nur der Ausgleich für die Schwankung in der Raumzeit. Die Kosmologische Konstante ist dann eine Abstoßung aus positiver Energie. Es wird eigentlich keine DE benötigt. Dies ist eine Eigenschaft der Raumzeit selbst. Das ist dann eine Konstante Dehnung ohne Krümmung von einer DRD weg. Damit eine Expansion. Elementarteilchen außer Photonen würde diese Dehnung nur für den vektoriellen Anteil (Impuls) der DRD mitmachen. Das SL in 2D kann dadurch nicht auseinandergezogen werden. Die Rotverschiebung beim Photon ist dann direkt die Dehnung der Raumzeit. Ein SL müsste dann explizit größer werden, da es eine geometrische Ausprägung in der gedehnten Raumzeit ist.

Nachteil: Dann müssten auch die Planck-SL der DM größer werden. Der Term bestimmt einfach eine Eigenschaft der Raumzeit ohne direkten Beweis.