The Expanding Universe – A Primer on Relativistic Cosmology

Dieses Lehrbuch über moderne Kosmologie wendet sich hauptsächlich an Studierende auf Bachelor- und Masterniveau. Der Autor William D. Heacox, emeritierter Professor für Astrophysik an der Universität Hawaii, gliedert sein Lehrbuch in fünf Kapitel, in denen er zunächst die Grundlagen der Gravitations- und Relativitätstheorie behandelt, um dann die Friedmann-Kosmologien und schließlich das heute gültige Standardmodell zu besprechen.

Die beiden stärksten Kapitel behandeln die Phänomenologie der Friedmann-Modelle und die Messmethoden, mit denen kosmo­logische Parameter bestimmt werden. Dem Autor gelingt es, mit einfachen Skalenargumenten Größen­ordnungen abzuschätzen und dem Leser die Grundlagen und die Schwierigkeiten kosmologischer Messungen zu vermitteln. Insbesondere klare Abbildungen setzen physikalische Modelle, ihre Parameterabhängigkeit und Messgrößen in Beziehung. Die Diskussion verschiedener physikalischer Modelle unterscheidet sich sehr von den üblichen Fallunterscheidungen und zeigt den Einfluss verschiedener kosmologischer Fluide auf die Expansionsdynamik in deutlicher Weise auf. 

Dieser gute Eindruck setzt sich in den Kapiteln über Relativitätstheorie nicht fort. Bei vielen Darstellungen bin ich anderer Meinung und finde, dass es Inkonsistenzen gibt, die dem Leser das Verständnis sehr erschweren oder ein physikalisches Bild vermitteln, das nicht ganz korrekt ist: Das betrifft vor allem die Rolle kosmologischer Beobachter und die Symmetrieannahmen der Friedmann-Modelle. Darüber hinaus werden viele Konzepte der Relativität zwar detailliert besprochen, allerdings isoliert und ohne Querverbindungen. Besonders schade finde ich, dass das Feld der Dark-Energy-Modelle nur sehr kurz behandelt wird, obwohl es ein aktuelles Forschungsthema ist.

Während das Buch vom Schwierigkeitsgrad her eine Kosmologie-Vorlesung im Bachelor- oder Masterstudium begleiten könnte, bin ich mir unsicher, ob der Umfang des Buchs zu diesem Zweck ausreicht: Neben den Friedmann-Kosmologien ist wenig Platz für aktuelle kosmologische Themen. Der gesamte Bereich der kosmischen Strukturbildung, des Mikrowellenhintergrunds und der statistischen Beschreibung kosmischer Strukturen ist sehr kurz gehalten.

Zusammenfassend ziehe ich eine gemischte Bilanz: Es gibt ohne Zweifel gut geschriebene und Verständnis vermittelnde Passagen, die sich mit Kapiteln abwechseln, in denen es dem Autor nicht gelingt, ein klares und widerspruchsfreies physikalisches Bild zu zeichnen. Aus diesen Gründen glaube ich auch nicht, dass das Buch zum Selbststudium geeignet wäre.

Björn Malte Schäfer