E2 Kosmologische Allgemeine Relativitätstheorie

Thema

Das zentrale Element dieses Modells sind Einsteins Feldgleichungen, die die kosmologische Konstante bereits enthalten – das Fundament der gesamten modernen Kosmologie.

Die aus diesen Gleichungen abgeleitete Standardmetrik der Kosmologie beschreibt ein homogenes und isotropes Universum mit einer inhärenten räumlichen Krümmung.

Die Friedmann-Gleichungen wiederum ergeben sich als Komponenten dieser Einstein-Gleichungen, angewendet auf ein perfektes kosmisches Fluid: Die erste ist eine Energiegleichung, die die Expansionsrate des Universums mit seiner Gesamtdichte und seiner Krümmung verknüpft; die Kontinuitätsgleichung beschreibt die lokale Erhaltung dieser Energie.

Das Standardmodell geht davon aus, dass diese räumliche Krümmung exakt null ist, das heißt, dass das Universum flach ist. Diese Annahme wird durch die Anisotropien der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung mit einer Genauigkeit von nur vier Zehntel Prozent bestätigt: Es handelt sich nicht nur um eine bequeme Annahme, sondern um eine mit hoher Genauigkeit verifizierte Vorhersage. So führt die kosmologische allgemeine Relativitätstheorie, ausgehend von Einsteins Feldgleichungen, mit denen dieses Dokument beginnt, bis hin zu der verifizierten Nullkrümmung, mit der es endet, über die Standard-Kosmologiemetrik und die Friedmann-Gleichungen, dazu, dass derselbe Satz von Gleichungen, der zur Beschreibung der Gravitation im Allgemeinen geschrieben wurde, schließlich mit enormer Präzision die exakte geometrische Form des gesamten Universums vorhersagt.

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