Ist das Universum ein Atom?

Kurze Antwort: Nein

Auf den ersten Blick mag das Sonnensystem vielleicht Ähnlichkeit mit einem Atom haben, aber auf den zweiten Blick überhaupt nicht mehr. Und auch sonst spricht nichts dafür. Trotzdem gibt es z.B. auf YouTube mehrere Videos, die diese Frage behandeln, und nicht in allen dieser Videos lautet die Antwort klar „Nein“. Deswegen hier jetzt die Gründe, warum diese These Blödsinn ist.

Die Argumente

Folgende Argumente werden in den Videos genannt und sollen vermeintlich für die These sprechen.

  1. Das Sonnensystem ist angeblich aufgebaut wie ein Atom
  2. Das Universum besteht zu großem Teil aus leerem Raum, ein Atom auch
  3. Moleküle sind aus Atomen zusammengesetzt, Galaxien aus Sternen

Wir werden diese Argumente jetzt der Reihe nach besprechen und aufzeigen, warum keines von ihnen sinnvoll ist.

Zu Argument 1:

Auf den ersten Blick könnte man tatsächlich meinen, dass das Sonnensystem wie ein Atom aufgebaut wäre. Die Planeten kreisen um die Sonne, wie die Elektronen um den Atomkern, oder? Nein, denn die Elektronen kreisen gar nicht um den Atomkern, wie wir gleich sehen werden.

Aber betrachten wir zuerst einige andere Unterschiede, die das Sonnensystem und das Atom voneinander unterscheiden würden, sogar wenn die Elektronen tatsächlich um den Atomkern kreisen würden.

  • Die Dynamik des Atomkerns ist durch die elektromagnetische Wechselwirkung bestimmt, die Dynamik des Sonnensystems durch die Gravitation. Das sind zwei völlig verschiedene Wechselwirkungen, die durch zwei verschiedene Theorien beschrieben werden. Die elektromagnetische Wechselwirkung wird durch die Quantenelektrodynamik, die wiederum Teil des Standardmodells der Teilchenphysik ist, beschrieben, und die Gravitation wird durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben.
  • Verbunden mit dem ersten Punkt ist auch die Tatsache, dass Elektronen negativ und Atomkerne positiv geladen sind, während die Sonne und die Planeten elektrisch neutral sind. Das bedeutet, dass zwei Elektronen sich gegenseitig abstoßen, während zwei Planeten sich gegenseitig anziehen.
  • Die Planeten umkreisen die Sonne alle in nahezu einer Ebene, die Elektronen sind nicht in einer Ebene um das Atom angeordnet.
  • Das Sonnensystem ist nicht das Universum. Eine vermeintliche Ähnlichkeit zwischen Sonnensystem und Atom würde also sowieso nicht bedeuten, dass das Universum ein Atom wäre.

Wenn wir jetzt auch noch beachten, dass das Atom gar nicht klassisch beschrieben werden kann, sondern quantenmechanische Effekte mit einbezogen werden müssen, dann werden die Unterschiede noch deutlicher.

  • Die Elektronen kreisen nicht um den Atomkern. Die Position der Elektronen im Atom ist tatsächlich gar nicht scharf definiert. Stattdessen gibt es eine Aufenthaltswahrscheinlichkeitsverteilung, die die Wahrscheinlichkeit angibt, das Elektron in einer bestimmten Region zu finden. Man kann das Elektron sogar mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit im Atomkern finden. Die Position der Planeten im Sonnensystem dagegen ist scharf definiert. Und sie bewegen sich im Gegensatz zu den Elektronen tatsächlich um die Sonne.
  • Die Elektronen können nur ganz bestimmte Zustände im Atom einnehmen, die über die Energie, den Bahndrehimpuls und den Spin definiert sind. Planeten hingegen können z.B. beliebige Abstände zur Sonne haben, ohne dass das die Naturgesetze verletzen würde.

Zu Argument 2:

Es stimmt, dass im Weltraum zwischen den Sternen nur sehr wenige Gasteilchen pro Kubikmeter zu finden sind und zwischen den Galaxien noch weniger. Aber es sind eben Gasteilchen zu finden. Zwischen Elektronenhülle und Atomkern hingegen sind keine Teilchen zu finden, abgesehen von virtuellen Photonen, die die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Atomkern und Elektronen sozusagen transportieren.

Außerdem befinden sich in dem annähernd leeren Universum ja komplexe Strukturen wie Sternsysteme, Galaxien, Galaxienhaufen, und so weiter. Das ist im Atom nicht der Fall. Der Atomkern selbst hat zwar auch nochmal eine innere Struktur aus Neutronen und Protonen und die wiederum sind aus sogenannten Quarks zusammengesetzt, trotzdem lässt sich das nicht mit den Strukturen im Universum vergleichen.

Außerdem, nur weil sich zwei Objekte (in dem Fall: Atomkern und Universum) in einem Aspekt (vermeintlich) ähnlich sind, ist das ja noch lange kein Beleg dafür, dass es sich dabei um das gleiche Objekt handelt. Ich bin ja auch kein Oktopus, obwohl sowohl Oktopus als auch ich jeweils 2 Augen haben.

Zu Argument 3:

Ja, Moleküle sind aus Atomen zusammengesetzt und Galaxien aus Sternen. Aber hier stellt sich wieder dieselbe Frage wie bei Argument 1: Was soll denn jetzt überhaupt ein Atom sein? Das ganze Universum oder einzelne Sternsysteme? Wenn das ganze Universum ein Atom sein soll, dann ist das Argument – genauso wie Argument 1 – irrelevant, da es sich ja gar nicht auf das Universum als Ganzes bezieht.

Wenn ein einzelnes Sternsystem ein Atom sein soll, dann mag das Argument auf den ersten Blick mehr Sinn machen. Aber halt mal wieder nur auf den ersten Blick.

Atomkerne stoßen sich gegenseitig ab, da sie alle elektrisch positiv geladen sind. Trotzdem können Atome stabile Verbindungen miteinander eingehen. Wenn sich zwei Atomkerne nah beieinander befinden, dann kann man die Energiezustände der Elektronen nicht mehr für jedes Atom einzeln betrachten. Stattdessen entstehen neue, gemeinsame Energiezustände. Diese neuen Zustände können nun dafür sorgen, dass das Molekül trotz der Abstoßung der Kerne entstehen kann.

Im Gegensatz zu den Atomkernen stoßen sich die Sterne nicht gegenseitig ab, sondern ziehen sich durch ihre Gravitation an. Galaxien werden also durch die Gravitation zusammengehalten, nicht durch gemeinsame „Planetenzustände“. Die Abstände zwischen zwei Sternsystem in einer Galaxie ist auch relativ gesehen viel größer als die Abstände zwischen zwei Atomen im Molekül. Während die Elektronen im Molekül eindeutig von den anderen Atomkernen beeinflusst werden, kann man den Einfluss der anderen Sterne auf die Planeten eines Sternsystems meistens vernachlässigen (außer es handelt sich um ein Doppelsternsystem).

Zusammenfassung

Wir sehen also, dass weder das Universum als Ganzes noch einzelne Sternsysteme viel mit Atomen gemeinsam haben. Die vermeintlichen Belege erweisen sich alle auf den zweiten Blick als unhaltbar.

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