Essenz. Beiträge zur ganzen Wahrheit

Fritz Zwicky

Der Schweizer Astrophysiker entdeckte die Neutronensterne und die Dunkle Materie. Und er schlug vor, die Rotverschiebung der Galaxien als eine Ermüdungserscheinung des Lichts zu erklären.

Der Gegenwart. — 12. Februar 2025

Viele verbürgte Begebenheiten deuten darauf hin, dass Zwicky tatsächlich von dem Irrtum befangen war, für ihn würden eigene Gesetze gelten. Was ihn letzten Endes dazu bewog, seinen kompromisslosen Weg trotz einem nicht immer günstigen Verhältnis von Erfolgen zu Misserfolgen unbeirrt weiterzugehen, darauf wird der Leser selber eine Antwort finden müssen. Sicher ist lediglich, dass er sich persönlich am meisten daran gehindert hat, in der Geschichte den Platz einzunehmen, der seinen Talenten entsprochen hätte.

Bruno Stanek im Vorwort zur Fritz-Zwicky-Biografie von Roland Müller, Baeschlin-Verlag Glarus, 1986 ⋙ Link

Fritz Zwicky war der Sohn eines in Bulgarien tätigen Schweizer Baumwollhändlers. Mit sechs Jahren wurde er zwecks Einschulung nach Glarus zu seinen Grosseltern geschickt. Später bestand er die Matura in Zürich mit Bestnoten. Zwischen 1917 und 1925 studierte er an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich Mathematik und Experimentelle Physik und promovierte dort 1922 bei Peter Debye mit der Arbeit Zur Theorie der heteropolaren Kristalle.

Ausgestattet mit einem Rockefeller-Stipendium emigrierte er 1925 nach Pasadena, um sein Studium am Caltech fortzusetzen. Später hielt er dort als Assistenzprofessor Vorlesungen in Atomphysik.

Er entwarf zahlreiche kosmologische Theorien, die zum heutigen Verständnis des Universums Wesentliches beitrugen. 1942 wurde er zum Professor für Astronomie berufen. Daneben arbeitete er zwischen 1943 und 1961 auch als Berater der Aerojet Engineering Corporation und erprobte verschiedene Treibstoffe und Materialien, um die Raketentechnik für die Raumfahrt voranzutreiben. Ab 1948 war er auch Mitglied des Mount-Wilson-Observatoriums und des Observatoriums auf Mount Palomar.

Werk

Zwicky lieferte als Wegbereiter neuer astronomischer Ideen wichtige Erkenntnisse zu extragalaktischen Sternsystemen. So entdeckte er die kompakten Galaxien, stellte 1938 als erster die Hypothese auf, Supernova-Explosionen seien die Folge eines Gravitationskollapses und begründete zu diesem Zweck zusammen mit Walter Baade die Theorie, dass Supernovae Neutronensterne erzeugen könnten. Weiterhin wandte er 1933 als erster das Virialtheorem auf Galaxienhaufen an und schloss so auf die Existenz von Dunkler Materie. Im selben Jahr stellte er erste Überlegungen zum Auftreten von Galaxien als Gravitationslinsen an, nachdem Einstein bei diesem Effekt nur an Sterne gedacht und ihn somit als zu klein, um beobachtbar zu sein, angesehen hatte.

Zwicky entdeckte insgesamt 123 Supernovae, mehr als jeder andere einzelne Astronom bislang. Auf ihn geht auch die als wahr erwiesene Vorhersage zurück, der Krebsnebel sei der Überrest der von chinesischen Astronomen beobachteten Supernova von 1054. Zwicky schlug vor, Supernova-Explosionen als Standardkerzen zur Entfernungsmessung zu verwenden. An der Verwirklichung dieser Idee wird seit Beginn des 21. Jahrhunderts verstärkt gearbeitet.

Fritz Zwicky schlug ebenfalls vor, die Rotverschiebung der Galaxien als eine Ermüdungserscheinung des Lichts zu erklären. Sein Modell wurde später aber völlig zugunsten einer Erklärung durch die kosmologische Expansion verworfen. Des Weiteren stellte er zusammen mit seinem Mitarbeiter Paul Wild den Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (CGCG) zusammen.

Zwicky versuchte am 16. Oktober 1957 – elf Tage nach dem Start des ersten sowjetischen Satelliten Sputnik – mittels einer Aerobee-Rakete und einer gerichteten Sprengladung ein Kügelchen von etwa einem Zentimeter Durchmesser als Artificial Planet No. Zero so ins Weltall zu befördern, dass es nicht mehr auf die Erde zurückfällt. Über den Erfolg wird noch immer diskutiert.

Neben seinen astronomischen Tätigkeiten beschäftigte er sich mit der Methodik, aus Ideen konkrete Produkte zu entwickeln (siehe Morphologische Analyse).

Textgrundlage: https://de.wikipedia.org/wiki/Lichterm%C3%BCdung

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Müdes Licht

Aus Wikipedia.

Lichtermüdung, auch Photonenalterung, ist eine physikalische Hypothese, die aufgestellt wurde, um die bei weit entfernten Himmelskörpern auftretende kosmologische Rotverschiebung in Übereinstimmung mit einem statischen Universum zu erklären. Als Ursache wurde ein Energieverlust der Photonen des Lichts auf dem Weg von der Quelle zum Beobachter in Erwägung gezogen, für den jedoch kein überzeugender physikalischer Mechanismus angegeben werden konnte. Experimentelle Befunde sprechen klar zu Gunsten der Expansion des Universums, d. h. der Expansion des Raums gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie, und gegen ein statisches Universum. Lichtermüdung wird deshalb von der überwiegenden Mehrheit der Wissenschaftler nicht als ernsthafte Alternative in Betracht gezogen.

Geschichte der Hypothese und Begründungsversuche

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fand Max Planck die Formel E = hν, die Grundlage der Quantenphysik. Sie besagt, dass elektromagnetische Wellen in unteilbaren Paketen kommen, und je höher die Frequenz ν der Welle ist, desto mehr Energie E besitzen die Pakete. Demzufolge würde Licht, das Energie verliert („ermüdet“), seine Frequenz nach Rot verschieben.

Der Astronom Edwin Hubble entdeckte 1929, dass sich das Licht von Galaxien umso mehr nach Rot verschiebt, je weiter sie von uns entfernt sind. Wenn die Galaxien sich während der Messung vom Messgerät entfernten, ist eine solche Verschiebung zu erwarten.

Fritz Zwicky bot im gleichen Jahr wie Hubble eine alternative Deutung dieser Beobachtung an, nämlich dass Licht proportional zu der zurückgelegten Entfernung Energie verliert. Er vermutete zunächst, dass eine „Gravitationsreibung“, eine Wechselwirkung mit der Materie über Schwerkraft, dafür verantwortlich sein könne. Auch der Physiker Robert Andrews Millikan lobte die Eleganz dieser Idee in einem Brief vom 15. Mai 1952 an Grote Reber: „Ich stimme mit Ihnen überein, dass die Hypothese der Lichtermüdung einfacher und weniger irrational ist.“

Im Gegensatz zur Urknalltheorie würde die Theorie der Lichtermüdung auf ein statisches Universum (= keine Expansion) hindeuten. (Das Konzept eines statischen Universums darf nicht mit der Steady-State-Theorie verwechselt werden, da nach letzterer die Rotverschiebung wie in der Urknalltheorie mit der Expansion des Raumes begründet wird.)

Verschiedene Mechanismen zur Erklärung der Lichtermüdung wurden vorgeschlagen, beispielsweise als Streueffekt (Compton-Effekt), als Nebenwirkung der Quantenmechanik von de Broglie oder LaViolette.

Gegenwärtiger Stand

Lichtermüdung wurde bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts als mögliche Ursache der kosmologischen Rotverschiebung diskutiert, danach aber von Kosmologen zunehmend als nicht zutreffend angesehen. Aufgrund der experimentellen Bestätigungen und der theoretischen Stimmigkeit der Expansion des Universums werden Modelle zur Lichtermüdung nur noch außerhalb des wissenschaftlichen Mainstreams vertreten. Argumente gegen die Lichtermüdung sind zum Beispiel:

◾ Die beobachtete Dauer von Supernovae korreliert mit der Rotverschiebung, was in Übereinstimmung mit der Expansion ist, und der Lichtermüdung widerspricht.

◾ „Tolmans Test der Oberflächenhelligkeit“ besagt, dass in einem expandierenden Universum weiter entfernte Himmelskörper bzw. Galaxien an Helligkeit verlieren müssten, während in einem statischen Universum die Helligkeit gleich bleibt oder nur in einem sehr viel geringeren Ausmaß kleiner wird. Tatsächlich wurde eine Abnahme gemäß der Expansion beobachtet.

◾ Das beobachtete thermale Spektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung (Schwarzkörperstrahlung) ist unverträglich mit Lichtermüdung, denn die Photonendichte würde bei Gültigkeit dieser Hypothese gleich bleiben und eine Rotverschiebung folglich das Spektrum nicht-thermal machen. Die Modellvorstellung des expandierenden Universums garantiert hingegen, dass die Hintergrundstrahlung weiterhin die Eigenschaften einer Schwarzkörperstrahlung beibehält.

◾ Bei Streuung als Ursache der Lichtermüdung würde das Bild entfernter Objekte unscharf erscheinen, was nicht beobachtet wird.

Textgrundlage: https://de.wikipedia.org/wiki/Lichterm%C3%BCdung