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Guter Lückenfüller

Es gibt nur wenige deutschsprachige Lehrbücher der Kosmologie. Genauer: solche, die auf mittlerem Niveau geschrieben sind und sowohl Studenten als auch mit höherer Mathematik, Astro- und Teilchenphysik vertraute Amateurastronomen mit aktuellem Wissen versorgen. Das Buch "Einführung in die moderne Kosmologie" von Andrew Liddle füllt also eine Lücke. Der Autor ist kompetent: Professor für Astrophysik an der Universität Sussex in Brighton.

Die Übersetzung aus dem Englischen und die Aktualisierung des Stoffes (Erstausgabe 1998) sind jedenfalls gut gelungen. Wer allerdings bunte Hubble-Bilder erwartet, wird hier nicht bedient. Das Buch kommt nüchtern daher, mit wenigen Schwarzweiß-Abbildungen und Grafiken. Dafür gibt es umso mehr Formeln, die Kenntnisse in Analysis erfordern. Allerdings verfolgt der Autor ein zweistufiges Konzept. Die ersten 15 Kapitel des Buches kommen noch mit relativ bescheidenen Mitteln aus. Erst im zweiten Teil ("Themen für Fortgeschrittene") werden in weiteren sechs Kapiteln die Daumenschrauben angezogen. Hier kommt man um Allgemeine Relativitätstheorie, die eigentliche Basis der Kosmologie, nicht herum. Mathematik wird aber stets gut dosiert, Herleitungen ufern nicht aus, und dem Leser wird manches Detail in Übungsaufgaben (mit Lösungen) überlassen.

Auf knapp 200 Seiten wird der aktuelle Stand der Kosmologie ausgebreitet. Zunächst wird die Newtonsche Gravitationstheorie verwendet um grundlegende kosmologische Modelle zu entwickeln. Es ist erstaunlich, mit welch einfachen Mitteln die Friedmann-Gleichung für ein expandierendes Universum abgeleitet werden kann. Dabei geht es um Fragen der globalen Geometrie, Materie und Strahlung. Die klassischen Größen wie Hubble-, Dichte- und Abbremsungsparameter werden ausführlich vorgestellt. Die kosmologische Konstante darf natürlich nicht fehlen (hier kommt selbstverständlich Einstein ins Spiel). Wichtige Themen sind Urknall, Nukleosynthese, kosmische Hintergrundstrahlung – und natürlich Dunkle Materie beziehungsweise Dunkle Energie.

Immer wieder wird mit anschaulichen Vergleichen gearbeitet; hier zeigen sich Erfahrung und didaktisches Geschick des Autors. Dabei werden manche Mythen, die sich wacker in der populären Literatur halten, beerdigt. Etwa, dass die "Fluchtgeschwindigkeit" ein kosmologischer Effekt ist und kein klassisch-dynamischer. Oder die Frage "Wo hat der Urknall stattgefunden?", die hier korrekt mit "überall und nirgendwo" beantwortet wird.

Der zweite Abschnitt ist teilweise eine Wiederholung des ersten – allerdings auf höherem Niveau. Hier geht es etwa um relativistische Kosmologie, Neutrinos, Inflation und die Analyse der Kosmischen Hintergrundstrahlung. Letztere liefert in beeindruckender Weise die kosmologischen Parameter aus den beobachteten Anisotropien. Dies dürfte die lange Diskussion über den Wert des Hubble-Parameters aus der "kosmischen Entfernungsleiter" wohl endgültig beenden. Interessant ist auch die Definition der unterschiedlichen Entfernungsmaße aus der Rotverschiebung z. So nimmt etwa der Winkelabstand ab einem bestimmten z wieder zu; weit entfernte Quellen scheinen also ganz in der Nähe zu sein.

Fazit: Für die oben genannte Zielgruppe ist das Buch eine ausgezeichnete Informationsquelle; sachlich aber nicht trocken geschrieben. Zwar schreitet die Kosmologie vor allem auf Grund immer neuer Experimente spürbar voran. Der vorgelegte Stoff sollte aber, zumindest in den theoretischen Grundlagen (sprich: dem Standardmodell der Kosmologie), noch einige Zeit Gültigkeit besitzen. Der Autor ist nah am Geschehen und wird uns sicher zu gegebener Zeit mit einer weiteren Auflage erfreuen.

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