Die verbogene Raum-Zeit

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Nach kurzer Pause sagte Einstein: »Meine Herren, ich denke, jetzt haben wir die Grenze der heutigen Forschung und damit das Ende unseres kosmischen Märchens erreicht. Wieviel davon Realität und wieviel Phantasie war, wird sich irgendwann in der Zukunft herausstellen. Eines aber möchte ich abschließend betonen: In der kosmischen Entwicklung seit dem Urknall offenbart sich ein faszinierendes Wechselspiel zwischen Raum, Zeit und Materie. Was wir heute im Kosmos vorfinden, ist der ausgefrorene Rest einer sehr heißen Phase kurz nach dem Urknall, in der die Materie in Form eines sehr heißen Gases von Elementarteilchen vorlag, das keine Spur von Permanenz und Struktur hatte und in der eine ständige Folge von Erzeugung und Vernichtung an der Tagesordnung war. Durch das Erkalten dieses Plasmas bildeten sich Strukturen. Die Buntheit und die Vielfalt der heutigen Welt ist damit eine Folge dieses Zusammenspiels von Symmetrie und Symmetriebrechung, aber auch die Folge eines äußerst präzisen und bis heute längst nicht verstandenen Zusammenspiels der Naturgesetze. Es ist diese Harmonie der Naturgesetze, auf die ich Ihr Augenmerk lenken möchte. Ein sehr geordnetes und aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel war nötig, um das Universum hervorzubringen, von dem wir ein Teil sind. Man hat den Eindruck, als habe das Universum von Anfang an gewußt, daß es dereinst Wesen wie uns geben wird, die in der Lage sind, den Geheimnissen der Genesis auf die Spur zu kommen. Ich wurde einmal gefragt, ob ich an einen Schöpfer des Universums glaube. Meine Antwort möchte ich hier sinngemäß wiederholen: Ich glaube, daß sich wahre Religiosität in der Anerkennung der Harmonie des Seienden offenbart. Das Wissen, daß das Unerforschliche wirklich existiert und daß es sich als höchste Wahrheit und strahlende Schönheit offenbart, von denen wir nur eine dumpfe Ahnung haben können - dieses Wissen und diese Ahnung sind der Kern aller wahren Religiosität.« Am nächsten Morgen saßen die drei Kollegen lange beim Frühstück im Athenaeum. Danach trennten sich ihre Wege. Haller und 387
Newton verließen Pasadena noch am selben Tag. Als Haller mit seinem Mietwagen den Parkplatz verließ und in die Hill Street einbog, sah er Einstein unter dem großen Torbogen des Athenaeums stehen. Mit beiden Händen winkte er ihm nach. Haller winkte zurück und nahm sich vor, dieses letzte Bild des großen Gelehrten im Gedächtnis zu bewahren. 388
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Harald Fritzsch Die verbogene Raum-
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Die im nachfolgenden dargelegte The
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Anhang: Die Grundideen der Speziell
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nik bedienen und nicht mehr davon e
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Planeten und Sterne im Weltraum. De
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Newtonsche Gravitationsgesetz, nach
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übersiedelte Einstein nach Berlin
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derliche Gegebenheiten hinnehmen. S
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kann. Nachfolgende Messungen der Li
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der Person Newtons identifizieren,
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Im vorliegenden Buch kommen verschi
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Der Taxifahrer hatte Mühe, die ang
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Einstein, der ein begeisterter Segl
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Meine Allgemeine Relativitätstheor
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Abb. 2-4 Der dreidimensionale Raum
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Körpers ist. Aber ich denke, daß
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darf wohl annehmen, daß Sie dies n
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Für die Gravitationskraft könnte
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sche Kraft ist, geradezu winzig. Di
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Pläne, ein Fallexperiment mit Anti
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Einstein: Lieber Freund, halten Sie
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Abb. 3-3 Schematisches Bild eines H
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Einstein (zu Newton): Sie sehen als
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Tatsache, daß die Ursache der Grav
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Newton: Jetzt kommt mir die Sache a
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4 Teilchen und ihre Massen Wenn ich
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der schwachen Wechselwirkung viel s
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Naturkräfte, im Grunde etwa so sta
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Abb. 4-4 Der Tunnel von LEP, der ei
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Abb. 4-5 Der Detektor Aleph am CERN
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Abb. 4-6 Computergraphik eines Quer
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Newton: Gut - dann verschwindet er,
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Abb. 4-7 Luftbild des Fermi Nationa
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Abb. 4-9 Das Schema der Erzeugung e
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Einstein zu Beginn seiner Berliner
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5 Hallers Vortrag: Das Vakuum und d
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Abb. 5-2 Die Andromeda-Galaxie im S
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Es gibt genau drei verschiedene Art
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Abb. 5-3 Paul Dirac, der dem leeren
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Ein Elektron, das sich in Ruhe befi
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eine zwischen Kopf und Wand direkt
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Abb. 5-4 Paarerzeugung eines Elektr
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für das Elektron von Wichtigkeit s
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Abb. 5-5 Die Erzeugung eines Quarks
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durchführen, etwa die Paarerzeugun
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Abb. 5-6 Ein mechanisches Modell f
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aums spricht, sondern von einer Inf
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sichts der Einsichten, die wir heut
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Streng genommen ist die elektrische
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sehr oft, würde dann ein »Higgs«
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durchaus möglich, und man hofft, b
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Fußball, angefüllt mit Quarks und
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ausmacht ganz entsprechend meiner B
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7 Ist die Schwerkraft eine Kraft? A
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Abb. 7-1 Die Astronautin und Physik
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Alle Körper fallen im Schwerefeld
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Newton: Auch da geht es nur approxi
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Abschätzung der Kraft, mit der er
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tung entgegengesetzt zur vorliegend
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Newton: Professor Einstein, das ist
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Abb. 7-3 Eine Kabine bewegt sich fr
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8 Das verbogene Licht Das Aufgeben
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Newton: Sie meinen, ein richtiges G
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Aufzug eindringen kann. Dann bohrt
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ein- und ausschalten muß, was ja e
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ser Zeit fällt der Lichtstrahl um
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ihm so eng verbunden ist... Das Erg
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eschäftigen sollten, die anscheine
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geben, die sich überlegen, daß ma
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Ich könnte mir vorstellen, daß es
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Newton: Daß eine Kugeloberfläche
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ges Dreieck konstruieren, das einen
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Abb. 9-6 Im euklidischen Raum gilt
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der Umfang genau 4mal so groß wie
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Krümmung. Allerdings kann man nich
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oder ganz allgemein: l 2 = A(x - X)
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erhält, daß man etwa das betreffe
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10 Krummer Raum und kosmische Faulh
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und erst einmal die Rückwirkung de
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aber ohne feste Grenzen - ein endli
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Newton: Der dreidimensionale Raum,
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Abb. 10-3 Die Weltlinie eines falle
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Punkten - ein Punkt x wird zur Zeit
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null oder negativ. Die Natur nimmt
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zur Zeit t = 0 am Nullpunkt befinde
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Ruders gesteuert wird. All dies ver
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abhängt, ob wir uns in einem Gravi
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eschleunigt nach unten bewegt, hei
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gegeben durch das Verhältnis der G
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Beim Harvard-Experiment maß man ni
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ein Jahrhundert zu verwandeln, wür
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Anziehung als sein Kopf, denn die E
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Zeitkoordinaten t, wie man es für
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wie die Gravitation, die den Apfel
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Das Ganze ist einfach ausgerechnet.
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Unterschiede von etwa 3 Größenord
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Einstein: Daß Geodäten nicht imme
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Feldgleichungen der Gravitation ent
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prinzips auch das Licht durch die G
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ezeichnet, aber sie ist im Grunde n
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Haller: Es ist übrigens genau dies
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13 Ein Stern verbiegt Raum und Zeit
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Abb. 13-2 In der Newtonschen Theori
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Um den Radius um 10 m zu verkleiner
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ist es empfehlenswert, eher den Umf
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Einstein: Schwarzschild fand heraus
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Sonnensystem. Während Ihre Theorie
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interessieren, was mittlerweile aus
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Abb. 13-8 Das Prinzip einer Gravita
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14 Der Friedhof der Sterne Die Erde
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her kenne. Sonst ist der Campus kau
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kerns stattfinden, denn innerhalb d
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Abb. 14-4 Bei einer Kollision von B
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immer stärker zum Tragen kommenden
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Abb. 14-5 Albert Einstein zu Besuch
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Abb. 14-6 John Archibald Wheeler, u
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Tests mit den Wasserstoffbomben in
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jetzt 41 % langsamer als fernab vom
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der Prozeß des Zusammenbruchs der
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starken Gravitationskraft nicht sic
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Astronaut in der Nähe des Horizont
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Ventilwirkung - Materie und Licht k
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Schwarzen Loch verschluckt wird, wi
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Materie gibt. In der Abwesenheit vo
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Newton: Dem würde ich zustimmen. M
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zu zerren. Ich gebe zu, die Quanten
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Grenze der heutigen Forschung vorge
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17 Monster der Raum-Zeit Hinter den
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Abb. 17-1 Der Röntgensatellit Rosa
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ein für kosmische Zeitskalen nicht
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Abb. 17-3 Eine Aufnahme des Zentrum
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der begleitenden Gaswolken führen
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schild-Radius von der Größenordnu
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Hölle los, angefangen bei der sehr
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sermaßen gezwungen, als reales Tei
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Newton: Da begibt man sich schon la
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auftretenden Schauern von Gammastra
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Struktur ist, müßte man schließe
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wir hier auf der Erde ohne größer
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haben, um Gravitationswellen in Sch
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möglich, die Bewegung in diesem Sy
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dasselbe wie ein Hammer, der einen
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Einstein: Selbstverständlich schau
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schmelzung zweier Schwarzer Löcher
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Osten und wehte den Smog der große
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ung der Luftschichten sorgte - ein
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Haller: Auf der Erde werden Entfern
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Gebilde mit einem Durchmesser von e
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und zwar aus einem ganz einfachen G
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mehr Mut zum Experimentieren gehabt
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Je größer die Entfernung zwischen
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Vergleich zu irdischen Maßstäben,
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Newton: Das wäre genau der Grenzfa
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20 Die Entdeckung auf dem Mount Wil
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Einstein: Eben nicht. Das erste auf
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Abb. 20-1 Nach den Messungen von Ed
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Die Expansionsrate des Universums,
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15 Milliarden Jahre nach ihrem Begi
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Haller: Nach den heute vorliegenden
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21 Das Echo des Urknalls Ich möcht
Seite 321 und 322: Haller: Heute weiß man, daß am An
Seite 323 und 324: Abb. 21-3 Die von COBE gemessene Ve
Seite 325 und 326: Was die genaue Größe der Temperat
Seite 327 und 328: vom Mount Wilson erreicht, von dem
Seite 329 und 330: Einstein: Zwar kenne ich keine Deta
Seite 331 und 332: Haller: Für die einheitliche Besch
Seite 333 und 334: Abb. 21-4 Teil des Untergrunddetekt
Seite 335 und 336: Abb. 21-5 Schematisches Bild eines
Seite 337 und 338: Neutrinos, zu 33 % aus Myon-Neutrin
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Seite 341 und 342: Abb. 22-1 Ein Beispiel einer Kollis
Seite 343 und 344: dem Urknall wird dies erreicht. Zu
Seite 345 und 346: Energiedichte im frühen Universum
Seite 347 und 348: die Grenze der heutigen Forschung e
Seite 349 und 350: noch nicht entdeckt haben. Unmittel
Seite 351 und 352: Effekt der schwachen Wechselwirkung
Seite 353 und 354: wissen, daß die Differenz der beid
Seite 355 und 356: nicht nur eine Vereinheitlichung de
Seite 357 und 358: des Problem in sich. Bei dieser Sym
Seite 359: Billiardstel dieser Energie. Mit an
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Seite 368 und 369: Abb. 23-5 Eine bestimmte Länge ver
Seite 370 und 371: Abb. 23-6 Ein Kosmos aus expandiere
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Seite 380 und 381: en muß, also die in der Festlegung
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Seite 384 und 385: Friedmann, Alexander: Russischer Ma
Seite 386 und 387: LHC: Kurzbezeichnung für»Large Ha
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