5.7.2.5 Ist unser Universum ein Schwarzes oder Weißes Loch?

5.7.2.5 Ist unser Universum ein Schwarzes oder

Weißes Loch?

Der polnische Physiker Nikodem Poplawski der Universität New Haven, Connecticut entwickelte auf der Grundlage der „Einstein-Cartan-Sciama-Kibble-Theorie„ (ECSK-Theorie) die Hypothese der Entstehung unseres Universums in einem Schwarzen Loch.

Abb. 1 Nikodem Janusz Popławski, 2015

Die ECSK-Theorie ist eine Verallgemeinerung der Allgemeinen Relativitätstheorie auf die Riemann-Cartan-Geometrie. In der Cartan-Geometrie taucht die Torsion (Differenz zwischen dem Levi-Civita-Zusammenhang – dargestellt als Christoffelsymbol)- und dem Christoffelsymbol als zusätzlicher Freiheitsgrad (Torsionstensor) auf, was in der ECT eine zusätzliche Feldgleichung ergibt.¹

Poplawski versuchte nun auf der Grundlage der ECSK-Theorie die Bedingungen der Entstehung unseres Kosmos aus einem Schwarzen Loch zu beschreiben.
Er zeigte, dass „die radiale geodätische Bewegung eines Elementarteilchens innerhalb eines Schwarzen Lochs – in isotropen Koordinaten – sich physikalisch von einer Radialbewegung in einem Schwarzschild Schwarzen Loch unterscheidet.“²

„Eine der wichtigsten Metriken in der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Schwarzschildmetrik. Sie beschreibt, wie der Raum um eine kugelförmige Massenverteilung herum gekrümmt ist. Es ist wichtig sich klar zu machen, dass die Schwarzschildmetrik streng nur im massenfreien Raum, also außerhalb jeder Masse und nur für nicht rotierende Körper gilt. Sie ist aber auch bei nicht ganz kugelsymmetrischen, langsam rotierenden Körpern, wie der Erde oder der Sonne eine gute Näherung. … Eine Alternative zur Darstellung der Schwarzschildmetrik in Standard-Koordinaten sind die isotropen Koordinaten.“ (Erläuterung in Fußnote 4)³

Wir erinnern uns, dass „.. man den ungekrümmten Raum der Speziellen Relativitätstheorie mit verschiedenen Koordinaten darstellen kann, zum Beispiel in Kartesischen Koordinaten oder in den .. [unten] angegebenen Kugelkoordinaten ..[Ebenso] kann man auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie den Raum mit unterschiedlichen Koordinaten darstellen.

In der Standardform der Schwarzschildmetrik wird die Radiuskoordinate r so definiert, dass der Umfang um die Kugel mit dieser Radiuskoordinaten gerade 2πr ergibt. Das führt dazu, dass die Winkelkoordinaten π² und φ² unverzerrt bleiben und die Raumkrümmung sich nur auf die Radialkoordinate auswirkt. Da die Schwarzschildmetrik für kugelsymmetrische Körper gilt, wird sie fast immer in Kugelkoordinaten angegeben. Zum Vergleich ist es daher sinnvoll, zunächst die Metrik des ungekrümmten Raums in Kugelkoordiaten anzugeben: ds² = c²dt² – dr² –r²dθ² – r²sin²θ²dφ² Erläuterung der Koordinaten in der Fußnote 5)⁴

Poplawski legte nun dar, dass, wenn „ein Teilchen in das Innere eines Einstein Rosen Schwarzen Lochs [Wurmlochs] eintritt, welches regelmäßig .. und physikalisch äquivalent zu dem asymptotisch flachen Äußeren eines Weißen Lochs ist und dessen Eigengeschwindigkeit sich bis unendlich erstreckt, ein Einstein-Rosen Schwarzes Loch für einen entfernten Beobachter von einem Schwarzschild Schwarzen Loch nicht unterscheidbar ist, da die Bewegung durch die die Einstein-Rosen Brücke nur in eine Richtung verläuft und die Oberfläche des Schwarzen Lochs für den Beobachter der Ereignishorizont darstellt.

Beobachter innerhalb des Einstein-Rosen Schwarzen Lochs nehmen sein Inneres als ein geschlossenes Universum wahr, dass entstand, als das Schwarze Loch sich bildete, mit einem anfänglichen Radius, der dem Schwarzschildradius des Schwarzen Lochs entsprach [r_s]= 2GM/c² und das eine beschleunigte Expansion aufwies. [Der Schwarzschildradius der Sonne beträgt z.B. 3 km].
Daher erklärt das Modell eines Universums als Schwarzes Loch in isotropischen Koordinaten den Ursprung der kosmischen Inflation ..“

Poplawski berechnete, dass die durch sein Modell beschriebene Form der Inflation einer „effektiven kosmologischen Konstante von Λ = 3/r²_g entspricht, welche für die kleinsten astrophysikalischen Löcher ~ 10^-8 m^-2 gültig ist und die Inflationszeit auf Grund astrophysikalischer Beobachungen 10^-3 s sowie die Größe des Universums am Ende der inflationären Epoche ~ 10³² m beträgt…“. ⁴

Poplawskis Gleichungen eröffnen also die Option, dass „Wurmlöcher brauchbare Alternativen für ‚Raumzeit-Singularitäten‚ .. sind…, denn die Materie, die Schwarze Löcher absorbieren und scheinbar zerstören, wird .. [in einem korrespondierenden Weißen Loch] ausgestoßen und zu Bausteinen für Galaxien, Sterne und Planeten in einer anderen Realität. .

Poplawskis vermutet, dass „alle astrophysikalischen Schwarzen Löcher, nicht nur Schwarzschild Löcher und Einstein-Rosen Löcher, vielleicht eine Einstein-Rosen Brücke [Wurmloch] besitzen, jeweils mit einem neuen Universum im Inneren, dass sich gleichzeitig mit dem Schwarzen Loch gebildet hat..“

Wenn unser Universum in einem Weißen Loch geboren wurde statt in einer Singularität, stellt Poplawski fest, würde dies das Problem Schwarzer Löcher Singularitäten und der Big Bang Singularität lösen. Wurmlöcher könnten auch Gamma Ray Bursts erklären, die zweitstärksten Explosionen in unserem Universum nach dem Big Bang…

Abb. 2. Aufnahme des Gammablitzes am 9. Oktober 2022, über 10 Stunden beobachtet mithilfe des Satellitenobservatoriums Fermi

Es gibt mindestens einen Weg, um Poplaweskis Theorie zu testen: Einige der Schwarzen Löcher unseres Universums rotieren und, wenn unser Universum in einem ebenfalls rotierenden Schwarzen Loch geboren wurde, dann sollte unser Universum die Rotation des Elternobjektes geerbt haben. Wenn zukünftige Experimente zeigen, dass unser Universum in eine bevorzugte Richtung rotiert, würde dies ein indirekter Beweis seiner Wurmloch Theorie darstellen, stellte Poplawsi fest…

Die Wurmlochtheorie Poplawskis kann auch dazu beitragen zu erklären, warum bestimmte Merkmale unseres Universums von den Vorraussagen der Theorie abweichen .. Auf der Grundlage des Standardmodells der Physik sollte die Krümmung des Universums nach dem Big Bang im Laufe der Zeit zugenommen haben, so dass wir jetzt, nach 13.7 Milliarden Jahren, auf der Oberfläche eines geschlossenen, sphärischen Universum sitzen sollten. Beobachtungen zeigen jedoch, dass das Universum in allen Richtungen flach ist.“⁵

1. Artikel „Nikodem Poplawski“, in: Wikipedia, [Digitale Ausgabe], URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Nikodem_Pop%C5%82awski; vgl. auch Ker Than, „Every Black Hole Contains Another Universe? And our universe may sit in another universe’s black hole, equations predict“, in: National Geography, April 12, 2010, [Digitale Ausgabe], URL: https://www.nationalgeographic.com/science/article/100409-black-holes-alternate-universe-multiverse-einstein-wormholes; Nikodem J. Poplawski, „Radial motion into an Einstein-Rosen bridge,“ in: Physics Letters B, Volume 687, Issues 2-3, 12 April 2010, pp. 110-113, [Digitale Ausgabe], URL: https://www.researchgate.net/publication/24000391_Radial_motion_into_an_Einstein-Rosen_bridge/link/5ef2169d4585154d390e7221/download ↩︎
2. Artikel „Einstein-Cartan-Theorie“, in: Wikipedia, [Digitale Ausgabe], URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Einstein-Cartan-Theorie ↩︎
3. Carl F. Diether III/Joy Christian, On the Role of Einstein-Cartan Gravity in Fundamental Particle Physics, Einstein Centre for Local-Realistic Physics, 5 Aug 2020, pp.1 seqq, [Digitale Ausgabe], URL: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjEr_qppbPzAhVvMOwKHSj1AZwQFnoECAUQAQ&url=https%3A%2F%2Farxiv.org%2Fpdf%2F1705.06036&usg=AOvVaw0E65W-4itPhfsNmrPSL2Um ↩︎
4. Artikel „Schwarzschildmetrik“, in: Relativitätsprinzip, [Digitale Ausgabe], URL: http://www.relativitätsprinzip.info/formeln/schwarzschildmetrik.html; Während in „Standard-Koordinaten der Radius r gedehnt und die Zeit t verlangsamt ist .. [werden die] Winkelkoordinaten θ und Φ .. dagegen nicht berührt. In isotropen Koordinaten wird nun die Radiuskoordinate so definiert dass Radius und Winkelkoordinaten gleichartig gedehnt erscheinen. Man geht also vom Standard-Radius r in eine neue Radiuskoordinate ρ über. Die Transformationsformel lautet: r = (1 + ^r_s/4 ρ)² ρ ↩︎
5. „Ibd. Dies ist die Minkowskimetrik in Kugelkoordinaten.“ Das Quadrat des infintesimalen Abstand zwischen zwei Punkten im vierdimensionalen Minkowski-Raum – ds² ist gegeben durch das Produkt des Quadrates der Lichtgeschwindigkeit und dem infinitesimalen Quadrat der Zeit – c²dt² dem infinitesimalen Quadrat des Radius (dem Abstand eines Punktes P vom Ursprung O), dem Zentrum der Kugel – dr²– und den beiden Kugelkoordinaten (Winkeln) – θ²und dφ² – also dem Polarwinkel (= dem Winkel zwischen der Polrichtung und der Strecke OP, gezählt von 0 bis π (0 bis 180°), hierdurch wird der Ort des Punktes P auf eine Kreislinie der Kugeloberfläche festgelegt sowie dem Azimutwinkel,, dem Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Orthogonalprojektion der Strecke OP, gezählt von – π bis π. (-180° bis 180°) oder von 0 bis 2π (0° bis 360°) gegen den Uhrzeigersinn. Hierdurch wird der Ort des Punktes P auf der Kreislinie eindeutig definiert. Vgl. „Kugelkoordinaten“, Wikipedia, [Digitale Ausgabe], URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkoordinaten. ↩︎
6. Nikodem J. Poplawsk, RadiaL Motion Into An Einstein-Rosen Bridge, Department of Physics, Indiana University, 13. April 2010, p. 1, [Digitale Ausgabe], URL: https://arxiv.org/abs/0902.1994 ↩︎