1. Studium Generale Titel
Das Olbers’sche Paradoxon –
Ein wissenschaftstheoretisches Lehrstück
Pierre Leich
Nürnberger Astronomische Gesellschaft e.V.
Bildungszentrum Nürnberg
Menschenbild Selbstbild Weltbild Nürnberg Akademie, 28. Juni 2011
Weltbild
Olbers‘sches Paradoxon Olbers‘sches Paradoxon
Problemexplikation
Historischer Einstieg
Wissenschaftstheoretischer Exkurs
Kosmologische Voraussetzungen
Lösungsansätze
Abschlussbetrachtung
Karl Gerstner, Platons Wald, I-Seggiano 1998

2. Olbers‘sches Paradoxon Lichtintensität
Abnahme der
Lichtintensität
mit der
Entfernung
Kupferstich aus J. Ferguson, Astronomy explained upon Sir Isaac Newton's Principles,
Wikipedia London 61778, Taf. 2, Fig. 11 bei S. 55
Leuchtkraftargument Unbegrenztes Weltall
Thomas Digges (1546-1595)
A Perfit Description of the Caelestiall Orbes
according to the most auncient doctrine of
the Pythagoreans, lately revived
by Copernicus and by Geometricall
Demonstrations approved, 1576.

3. Johannes Kepler Edmond Halley
27.12.1571, 8.10.1656
Weil der Stadt in Haggerston b. London,
15.11.1630, 25.1.1741, Greenwich
Regensburg [greg.]
Hans von Aachen (1551-1615) Halley‘scher Komet
Jean-Philippe Loys de Chéseaux Wilhelm Olbers
4.5.1718 11.10.1758
in Lausanne in Arbergen
30.11.1751, 2.3.1840, ebenda
Paris
Porträt des deutschen
Astronomen Heinrich
Wilhelm Matthias Olbers,
Lithografie von Rudolph
Suhrlandt, vor 1863

4. Beweis der Erddrehung Voraussetzungen für Olbers’sches Paradoxon
Erste zuverlässige Das Universum ist …
Bestimmung
Fixsternparallaxe an … unendlich.
61 Cygni im Sternbild … ewig (oder hinreichend alt).
des Schwans im Jahr … homogen.
1838 durch Friedrich … euklidisch.
Wilhelm Bessel … statisch.
(1784-1846) Wikimedia … von universellen Gesetzen bestimmt.
… im thermodynamischen Gleichgewicht.
Der Sternenhimmel
Giordano Bruno Inseluniversum
Januar 1548
in Nola als
Filippo Bruno;
17. Februar
1600 in Rom
Portrait nach dem Livre du Bronzerelief von Ettore Ferrari (1845-
recteur der Universität von Genf, 1929), Campo de' Fiori, Rom
1578; C. Meyer, Paris, 19. Jh.

5. Hierarchischer Weltaufbau Lichtgeschwindigkeit und Jupitermonde
Methode von
Ole Christensen Rømer
(1676)
Kupferstich von 1738
in Bernard le Bovier de Fontenelle
Inseluniversum Ordnung und Elemente im Universum (1657-1757)
Ereignishorizont Fusionsreaktionen
Die kausale Ordnung
des Universums;
hier Raumzeit mit
zwei Raumachsen
Proton-
Richard Paul Erbrich,
Proton-
Makrokosmos – Mikro- Reaktion
kosmos. Ursprung, Bethe-
Entwicklung und Probleme
der Physik, Stuttgart/Berlin/
Weizsäcker-
Köln 1996, S. 165, Fig. 7.9. Zyklus

6. Interferenz Elektronensprünge
Überlagerung
von Wellen Linien im Spektrum durch
Sprünge von Elektronen;
hier die Spektralserien
des Wasserstoffatoms
Joachim Herrmann,
Wörterbuch zur Astronomie,
München 1996, S. 57.
Doppelnatur der Elementarteilchen Kosmologisches Prinzip
Erlaubte Welle Unerlaubte Welle
Nur „stehende“
Wellen sind stabil
Richard Paul Erbrich, Makrokosmos – Mikrokosmos. Ursprung, Ent-
wicklung und Probleme der Physik, Stuttgart/Berlin/Köln 1996, S. 123

7. Kosmologisches Prinzip Die ältesten Galaxien
homogen nicht homogen
isotrop Aufnahme im Infrarot
einer Region nahe des
Hubble Space
Hubble Ultra Deep Field Telescope mit der
von Galaxien, die Wide Field Camera 3
600 Mio. Jahre nach im August 2009
nicht dem Urknall entstanden. Belichtungsdauer:
isotrop 173 000 Sek
Blau: 1,05 µm
Grün: 1,25 µm
Rot: 1,6 µm
Absoluter Raum Innenwinkelsumme
In Newtons
unendlichem
euklidischen
Universum zeigt
Beweis mit zwei
jede Uhr die
Annahmen
gleich Zeit
Roman U. Sexl, Herbert
Kurt Schmidt, Raum - Zeit -
Relativität, Braunschweig/
Wiesbaden 1983, S. 60

8. Nicht-euklidische Geometrie Weltmodelle
Drei
Winkelsumme ( ) Möglichkeiten
und Umfang (U) für homogene
und isotrope
Räume
Richard Paul Erbrich,
Makrokosmos – Mikrokos-
mos. Ursprung, Entwicklung
und Probleme der Physik,
Stuttgart/Berlin/Köln 1996,
K.-H. Kampert, J. Rautenberg
S. 175, Fig. 7.17.
Raumkrümmung “Raumkrümmung“
Einsteins
Allgemeine
Relativitätstheorie
Edward Robert Harrison, Kosmologie. Die Wissenschaft vom Universum, Darmstadt
31990, S. 161, Abb. 8.7. „Gekrümmter“ Raum ist beim Transatlantikflug ganz gewöhnlich.

9. Raumgeometrien Edwin Hubble
endlich unendlich
Aristotelisch- Edwin Hubble
begrenzt ptolemäisches (1889-1953) im
Weltbild Palomar
sinnlos Observatory,
USA.
Riemann‘sche Newton‘scher Edwin Hubble, A Relation between Distances
unbegrenzt and Radial Velocities among Extra-Galactic
Vielfalt Raum
Nebulae, Proceedings of the National Academy
of Sciences of the United States of America,
Mount Wilson Archive NASA/ESA
Bd. 15 (1929), S. 172
Rotverschiebung Rotverschiebung
als Wirkung der Expansion des Raums
Fluchtgeschwin-
digkeit in km/s
Absorptionslinien Emission Ankunft
von Kalzium (H + K)
Mount Wilson
1210 15000 21600 39200 61000 and Palomar Strahlung wird gedehnt während sie sich durch
Observatories den expandierenden Raum bewegt.

10. Dopplereffekt Elektromagnetisches Spektrum
Atmosphäre
durchlässig?
Christian Andreas Strahlungstyp
Doppler Wellenlänge (m)
29. November 1803 Dopplereffekt 1842 an Größenordnung der
in Salzburg; Schallwellen entdeckt Wellenlänge
17. März 1853
in Venedig
Frequenz (Hz)
Christian Wolff, Radartutorial.eu
Temperatur
emittierender
Objekte
Wiki
Joseph von Fraunhofer Entstehung von Spektrallinien
Joseph von Fraunhofer
demonstriert Georg von
6. März 1787
Reichenbach und Joseph von Absorption und
in Straubing;
Utzschneider das Spektroskop. Emission: Das Gas im
7. Juni 1826
Kasten verursacht die
in München Fotogravur nach einem Gemälde von
Richard Wimmer, aus Essays in astronomy,
Streuung bestimmter
D. Appleton & company, 1900 Wellenlängen.
James B. Kaler,
Sterne und ihre
Spektren. Astrono-
mische Signale aus
Wellenlänge Licht, Heidelberg/
in nm Berlin/Oxford 1994,
S. 61

11. Raumexpansion Raumexpansion
Hanns Ruder,
Tübingen
Die Fluchtgeschwindigkeit wächst proportional zum Abstand
Hanns Ruder,
Tübingen
Dynamik des Universums Dynamik des Universums
Raumstruktur
in der Zeit: Größe
expotentielle, lineare, bezogen auf
heute (=1)
hyperbolische,
parabolische und
elliptische Expansion
Saul Perlmutter,
Hans-Heinrich Voigt, Das Universum. Planeten, Sterne, Galaxien, Physics Today, 2003
Stuttgart 1994, S. 283, Abb. 28. Milliarden Jahre

12. Entwicklung des Universums Georg Gamow
Georgi Antonowitsch
Gamow
Sagte 1946
4. März 1904
Mikrowellenhintergrund
in Odessa;
voraus
19. August 1968
in Boulder/Colorado
[greg.]
Serge Lachinov
NASA / WMAP Science Team ( wiki)
Kosmische Hintergrundstrahlung Kosmische Hintergrundstrahlung
Entkopplung Robert Wilson und
von Strahlung Arno Penzias vor der
und Materie Radiowellenantenne
Rudolf Kippenhahn, in Crawford Hill,
Warum wird es
New Jersey
nachts dunkel?, Bild
der Wissenschaft,
Bd. 21/4, Stuttgart
1984, S. 72
Bis 380 000 Jahre Ab 380 000 Jahre Bell Labs Nobelpreisverleihung
1978

13. Kosmische Hintergrundstrahlung Kosmische Hintergrundstrahlung
NASA / COBE (Mission 1989-1993) NASA / WMAP Science Team (Mission 2001-2010)
Allgemeine Bedingung für Lösung Blick in die Raumzeit
Zeit
Raum
Sichtbarkeitsgrenze
Weltalter
Rückblick- Rückblickgrenze
Leucht-
grenze
dauer
Leuchtdauer
Weltgröße
Sichtbar- Auffüllzeit
keitsgrenze Lichtkegel
Wikipedia

14. Lösung des Olbers‘schen Paradoxons Vielen Dank
Die Energiedichte des Universums ist zu gering.
- Die Sterne strahlen nicht lang genug und stehen nicht eng genug.
Unwesentlich sind dagegen die Fragen, ob …
… das Universum endlich oder unendlich groß ist.
… das Universum endlich oder unendlich alt ist.
… es interstellare Materie gibt.
… der physikalische Raum euklidisch ist oder nicht.
„Frankfurt/M.“
… das Weltall statisch ist, kontrahiert oder expandiert. „Weltbild“ Peter Angermann, Rosettennebel Bernd Liebscher, NAA
1998, Öl auf Leinwand,
16:55, 11.11.96
170 cm x 200 cm
www.pl-visit.net
Chronologie
Aristarch Huygens Herschel Planck
Archimedes Eratosthenes Digges Harriot Kant Doppler
Parmenides Apollonius Regiomontan Bruno Marius Bradley Einstein
Eudoxos Hipparch Peurbach Tycho Descartes Cassini Hubble
Philolaos Euklid Poseidonius al-Haitam v. Kues Apian Galilei Scheiner Bessel Gamow
Pythagoras Aristoteles al-Battani Oresme Clavius Kepler Rømer Fraunhofer
Thales Platon Ptolemäus al-Fargani Sacrobosco Copernicus Riccioli Newton Hawking
-500 0 500 1000 1500 1600 1800 2000
Eratosthenes Farnese Peutinger Hereford Columbus Behaim HST COBE
Ptolemäus Isidor Ebstorf Toscanelli Schedel Cranach VLT WMAP
Entwick- Finster- Planeten- Beweise Olbers’
Antike Erd- Galilei- Gravi- SR Kosmo-
lungs- nisse bewe- Heliozen- sches
Erkennt- gestalt Prozess tation AR logie
linien gung trismus Paradox
nisse Kalender
Messgrößen