Unter dem kosmologischen Prinzip (oder kosmologischen Postulat) sind zwei Grundannahmen der naturwissenschaftlichen Kosmologie zusammengefasst, die deren Modellen vom Weltall als Ganzes zu Grunde liegen. Es wurde 1933 von dem Astrophysiker Edward A. Milne eingeführt und besagt:
- Das Weltall ist homogen – d. h., es stellt sich einem Beobachter unabhängig von seinem Standpunkt im Raum immer gleich dar (Prinzip der Homogenität, auch kopernikanisches Prinzip genannt).
- Das Weltall ist isotrop – d. h., es stellt sich dem Beobachter unabhängig von der Beobachtungsrichtung im Raum immer gleich dar (Prinzip der Isotropie).
Das kosmologische Prinzip lässt somit keine systematische Änderung der Dichte von Materie im Raum zu, womit zwangsläufig ein unbegrenztes Universum (nicht zwangsläufig unendlich, siehe Form des Universums) angenommen wird.
Eine strengere Version des kosmologischen Prinzips, das perfekte kosmologische Prinzip, verlangt neben der räumlichen auch eine zeitliche Homogenität. Diese Version, ursprünglich von Vertretern von Steady-State-Kosmologien wie Hermann Bondi und Fred Hoyle unterstützt, spielt heute nur noch eine untergeordnete Rolle.
Geschichte Bearbeiten
Das kosmologische Prinzip wird zum ersten Mal in den Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687) von Isaac Newton klar dargelegt. Im Gegensatz zu früheren klassischen oder mittelalterlichen Kosmologien, in denen die Erde im Mittelpunkt des Universums stand, stellte sich Newton die Erde als eine Kugel vor, die sich in einem unermesslich großen und gleichmäßigen Raum, um die Sonne dreht. Er zeigte durch eine Reihe mathematischer Beweise auf der Grundlage von Beobachtungsdaten, dass die Bewegungen von Planeten, Kometen und Körpern auf der Erde durch ein einziges Prinzip der "universellen Gravitation" erklärt werden konnte. Das heißt, er postulierte die einheitliche Ausdehnung der physikalischen Bewegungsgesetze auf eine große Entfernung jenseits des Beobachtungsrahmens der Erde selbst.
Gültigkeit Bearbeiten
Das kosmologische Prinzip beruht auf der Annahme, dass die von der Erde beobachtete Gleichmäßigkeit des Universums nicht durch eine zentrale Position in einem begrenzten Raum, sondern einer beliebigen Position in einem unbegrenzten Universum zu erklären ist. Diese ist bisher nicht beweisbar und somit als Wahrscheinlichkeitsbetrachtung zu verstehen.
Des Weiteren ist zu beachten, dass auch im beobachtbaren Raum die Materie nur näherungsweise gleichmäßig verteilt ist und somit das kosmologische Prinzip nur für ausreichend große Distanzen aussagekräftig ist.
Das kosmologische Prinzip führt unter Annahme einiger Kosmologien zum Olbersschen Paradoxon, so dass es nur mit bestimmten Kosmologien, wie etwa der Urknalltheorie, konsistent ist.
Literatur Bearbeiten
- Steven Weinberg: Die ersten drei Minuten. Der Ursprung des Universums., dtv, München 1987, ISBN 3-423-01556-X, S. 36–40
- Andreas Müller: Kosmologisches Prinzip. In: Lexikon der Astronomie. Spektrum der Wissenschaft, 2007 (spektrum.de).
- Franziska Konitzer: Das kosmologische Prinzip. Interview mit Hans Böhringer. 23. Oktober 2013.
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik. 16. Auflage. Springer-Lehrbuch, Berlin etc. Juli 1989, S. 809.
- ↑ Was ist am Ende des Universums? In: YouTube. 100SekundenPhysik, 3. März 2022, abgerufen am 28. März 2023 (deutsch).