Introduction intomodern Cosmology

1. J. Silk: The Big Bang (Freeman 2001, populär für untere Semester)p p )

2. M. Rowan‐Robinson: Cosmology (Oxford Press 1996;  konzentriert auf  beobachtbare Daten)

3. St. Weinberg: Die ersten drei Minuten (Pieper 1979; einklassisches Buch mit  Formeln im Anhang; sehr leicht  lesbar; in einigen Aspekten veraltet, zum Lesen

f hl )im Zug empfohlen.)4. St. Weinberg: Gravitation and Cosmology (John Wiley1972; verlangt Allgemeine Relativitäts‐theorie (ART))

5. Scott Doddelson: Modern Cosmology (2003; AcademicPress; verlangt ART)Press; verlangt ART)

6. A. Liddle: An Introduction to Modern  Cosmology (2003;Wiley) 

Amand Fäßler

Inhalt der VorlesungM d K l i “„Moderne Kosmologie“.

1. Von Aristoteles zu Kopernikus

2 Die beobachtbaren Fakten: Kosmologisches Prinzip;2. Die beobachtbaren Fakten: Kosmologisches Prinzip; Hintergrundstrahlung; Rotverschiebung; dunkle Materie; Planck‘sche Strahlung.

3. Expandierendes Universum und seine Geometrie: Friedmann GleichungFriedmann‐Gleichung.

4. Kosmologische Modelle.

5. Hubble‐Parameter, Kritische Dichte, Expansion und Kosmologische Konstante (Dunkle Energie).

6. Alter des Universums.

7. Dunkle Materie und dunkle Energie.

8. Die Kosmische Mikrowellen‐ Hintergrundstrahlung

9. Das frühe Universum und die Bildung der leichten gElemente

10. Das Inflationäre Universum und der Urknall

Amand Fäßler

Moderne Kosmologie(leicht gemacht)

1. Kapitel: Kosmologie der

(leicht gemacht)

1. Kapitel: Kosmologie der Griechen; 

Von Aristoteles zuVon Aristoteles zu Kopernikus

Amand Fäßler

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

Aristoteles 384 – 322 v. Ch.Dante 1320 in der Göttlichen Komödie in der Vorhölle:

„Und ich sah den Meister aller, die da wissen.“

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

Aristoteles

AristarchAristarch

Ptolemaios

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?y

Weltbild des Aristoteles

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Aristarch ~ 270 v. Ch.;  Plutarch ~ 150 n. Ch.

Aus das Mondgesicht von Plutarch über dasheliozentrische System von Aristarch

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Messung des Erdumfangs nach EratosthenesMessung des Erdumfangs nach Eratosthenes Leiter der Bibliothek in Alexandria

etwa 275 ‐194 v. Ch.

• 250 000 Stadien = 36 000 – 46 000 km

• Erddurchmesser = 11 500 bis 14 000 km

• Heute: Durchmesser = 12 756 km

5000 Stadien

(Assuan)

Erdumfang = 360°/(7°12‘)*5000 = 250 000 Stadien =

= 36 000 bis 46 000 km (Heute 40 000 km)Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Entfernung Erde‐Mond, Erde‐Sonne und derDurchmesser des Mondes in Erddurchmessern nach Aristarch um 320 –

250 v. Ch.

Rechter Winkel

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

• Messung der Entfernung Erde‐g g

Sonne nach Aristarch

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

DE = Erddurchmesser; DM = Mondd.;  DS =Sonnend.dME = Abstand Mond‐Erde; dSE = Abstand Sonne‐Erde

Erddurchmesser = 12 756 km

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

• Scheinbare Bahn eines Planeten    

über den Fixsternhimmel.

Retrograde Bewegung

(Mars) Fixsterne

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

• Scheinbare Bahn des Mars vom Oktober 1994 bis Juli 1995     relativ zu den Fixsternen (Krebs und Löwe)

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

• Epizykel des Ptolemaios um 150 n. Ch. in Alexandria „Almagest“n. Ch. in Alexandria „Almagest  (μεγαλη συνϑεσις)

Erzeugung der retrograden Planetenbewegung durch Epizykel nach Ptolemaios

Amand Fäßler

Es gibt auch Epizykel auf E i k lEpizykel

Kopernikus  hat  trotz  heliozentrischem Systemmit 51 Epizykeln mehr als Ptolomäus. .

Fluch des Satzes vondder Platon‘schen idealenFluch des Satzes vondder Platon schen idealen Kreisbewegung.

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Ptolemäisches‐System mit Epizykel

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Ptolemäische Hilfskonstruktionen:Epizykel, Deferent, Exzenter, Äquant.

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

Weltkarte des Ptolomäus aus dem Mittelalter

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

• „Ihr haltet ihn für einen stummen Ochsen, doch

b ll d d l f ll “• sein Gebrüll wird einst die ganze Welt erfüllen.“

• Vom Schwaben Albertus Magnus über seinen Schüler Thomas von Aquin:

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Handschrift „Thomas von Aquin“1225 ‐1274

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?AlmagestAlmagest

Μεγαλη ΣυνταξισΠτολημαιοσ

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

D H ili “ P l ä i Ul MüDer „Heilige“ Ptolomäus im Ulmer Münster und „König“ der Astronomen

Im Mittelalter

Al tAlmagest;

Megalh sunJesiV Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?Sonnensystem vermessen?

Der König der Astronomen

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Das mittelalterliche Ranking der Wissenschaften:Theologia, Physica(Aristoteles), Ethica(Seneca). Musica(Pythagoras), 

Geometria(Euklid), Astronomia(Ptolemäus), Logica(Aristoteles),Rhetorica(Cicero).

Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Kopernikus +1543Kopernikus +1543Heliozentrisches System

Synthese von Aristarch und Ptolemaios. Verwendet

aber das platonische Dogma der Kreisbahnen.Amand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

J K l di i TübiJ. Kepler studierte in Tübingenbei Mästlin

Bricht als Erster mit dem Platonischen Dogma der idealen

KreisbahnAmand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?

Newton (Principia 1687)

Anfang der modernen Physik

und AstrophysikAmand Fäßler

Wie haben die Griechen das Sonnensystem vermessen?y

Apollo 14 (1971)

Erst unsere Zeit war es vorbehalten zu bweisenvorbehalten zu bweisen, was Aristarch 220 vor Christus vermutete, dass der Mond erdartig ist.

Amand Fäßler

H tHeute: Weder Erde noch Sonne im Zentrum des Universums

Kosmologisches Prinzip:Kosmologisches Prinzip:

Wir befinden uns an keiner  ausgezeichneten Position 

des Universums.

Ende 1. Kapitel