Sich vorzustellen, wie etwas sein könnte, ändert nichts daran, dass man es nicht weiß.

Big Bang, Big Bounce, Steady State Die Geburt des Universums

Allein die Tatsache, dass es das Universum gibt, bereitet bei genauer Betrachtung schon immense Probleme im Bereich des menschlichen Vorstellungsvermögens. Schon die reine Größe von derzeit geschätzten 93 Milliarden Lichtjahren Durchmesser passt in keine vorstellbare Größenordnung. Hinzu kommt dann noch die Frage, was sich hinter der maximalen Ausdehnung des Universums befindet. Was befindet sich dort, wo das Universum aufhört. Anders gefragt, worin befindet sich das Universum, oder wohin dehnt es sich aus. Und obwohl der Mensch über keine Möglichkeit verfügt, die Grenzen des Universums zu beobachten oder zu messen, sucht er nach Theorien, die das Unerklärliche der Existenz des Universums erklären. Ob Big Bang (Urknall), Big Bounce, Steady State, Schleifen- Quanten-Gravitation, String-Theorie oder M-Theorie, all diese Theorien haben ebenso schlüssige Erklärungen, wie sie fundamentale Fragen offenlassen. Und keine kann den Anspruch auf Richtigkeit nachhaltig beweisen. Auch wenn sich die Big Bang Theorie als Standardmodell etabliert hat, die entscheidenden Antworten kann auch sie noch nicht geben. Big Bang 13,8 Milliarden Jahren vor unserer Zeit. Es gibt keinen Raum, keine Zeit, keine Materie. Das Universum besteht aus einer Singularität. Ein Punkt von nicht messbarer Größe und unendlicher Dichte. Mathematisch betrachtet, ist eine Singularität vergleichbar mit einer Null, die alle Zahlen, die es gibt, enthält. Wie gesagt, gab es zu diesem Zeitpunkt gemäß der Theorie keine Zeit. Nur würde dies bedeuten, dass es innerhalb der Singularität keine Zustandsänderungen gab. Generell gibt es bei jeder Zustandsänderung mindestens zwei Parameter. Zum einen ist es die Zustandsänderung selbst, Bewegung, Spin, Energieniveau bzw. auch jede Form von Information. Zum anderen ist es das Maß an Zeit, das für die Zustandsänderung benötigt wird. Das eine kann ohne das andere nicht sein. Wenn es also in der Singularität keine Zeit gab, kann es dort auch zu keiner Zustandsänderung gekommen sein, die letztlich zum Big Bang führte, also der explosionsartigen Ausbreitung aller in der Singularität gebündelten Energie und Information. Und wenn der Impuls zur Auslösung des Big Bang nicht aus der Singularität selbst kam, dann muss er folglich von außen gekommen sein. Und dies würde bedeuten, dass etwas außerhalb der Singularität und damit auch außerhalb des noch nicht entstandenen Universums existierte. Die andere Frage bezüglich der Singularität ist die, wie diese Singularität letztlich entstanden ist. Noch vor einigen Jahren gab die Big Bang Theorie darauf die Antwort in Form des Big Crunch. Demnach entsteht das Universum mit dem Urknall, expandiert auf eine maximale Größe, bis es schließlich aufgrund der Gravitationskräfte wieder zu einer Singularität komprimiert wird, aus der per Urknall das Universum wieder neu entsteht. Also eine Art Kreislauf ohne Anfang und Ende. Der allerdings wiederum die Frage nach der Herkunft der ersten Singularität, also der, mit der alles begann, offenlässt. Mittlerweile deuten Messungen jedoch darauf hin, dass sich das Universum nicht nur weiterhin ausdehnt, sondern die Expansion sich auch noch beschleunigt. Ein Umstand, der absolut gegen die Big Crunch Theorie spricht. Zumindest dieser Aspekt der Big Bang Theorie erscheint damit widerlegt. Ein weiterer kritischer Punkt ist die Verteilung der Materie im Universum. Bei einer explosiven Ausbreitung (Urknall) kann man zumindest eine ansatzweise homogene Verteilung der Materie erwarten. Nur ist die Materieverteilung im Universum alles andere als homogen. Tatsächlich zeigen die nach dem Urknall entstandenen Galaxien eine Verteilung, die an ein Netzwerk erinnern, in Form einer Art dreidimensionalem Gespinsts. Wenn die Materieverteilung zum Zeitpunkt des Urknalls mit der Entstehung des Raums und der Zeit zusammenfiel, dann sind die heute zu beobachtenden Strukturen zumindest nicht zu hundert Prozent plausibel zu erklären. Ein weiterer Punkt der Big Bang Theorie scheint zumindest schwer verständlich. Demnach entsteht mit dem Urknall der Raum. Allerdings besteht der Raum hier aus Nichts und wäre somit ohne Substanz und ohne Struktur. Bei der Ausdehnung des Universums spricht man von einer Ausdehnung des Raums. Wie kann sich etwas ausdehnen, das keine Substanz hat? Ein Nichts dehnt sich aus und vergrößert damit auch die Entfernung zwischen den Galaxien. Es ist dasselbe Nichts, das von Gravitationskräften gekrümmt werden kann. Im Bereich von Singularitäten (Schwarzen Löchern) sogar so stark, dass sich die Raumkrümmung schließt. Was bedeutet, dass Licht, das in den Bereich der Raumkrümmung gelangt, praktisch in einer ewigen Kreisbahn gefangen ist. Aber wie kann ein Nichts zu einer Kreisbahn werden? Und wenn der Raum selbst aus Nichts besteht, wie erklärt sich dann das Phänomen der Vakuumenergie? Das spontane Entstehen und Vergehen von subatomaren Teilchen ist mit Nichts nicht wirklich zufriedenstellend zu erklären. Selbst wenn sich die offenen Fragen der Big Bang Theorie mathematisch erklären lassen, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass diese mathematischen Erklärungen auch der tatsächlichen Realität entsprechen. Big Bounce Eine nicht definierte Energieschwingung kollidiert mit einer anderen ebenso nicht definierten Energieschwingung in einer Art Raum, den man vielleicht als Quantenenergiefeld bezeichnen könnte. Als Folge der Kollision entsteht, ebenfalls in Form einer explosionsartigen Ausbreitung, Raum, Zeit, Energie und Materie, wobei Energie und Materie nur zwei Formen derselben Erscheinung sind. Zumindest darin sind sich alle Theorien seit Einstein (E=mc 2 ) einig. So verlockend die Big Bounce Theorie klingt, schließlich erklärt sie, woher Energie und Materie stammen, bzw. woraus sie entstanden sein könnten. Bleibt die Frage nach dem Woher und der Entstehung dieses Quantenfelds. Zudem wäre nach der Big Bounce Theorie unser Universum nicht das einzige. Tatsächlich würden im Quantenfeld praktisch ständig neue Universen entstehen. Dies postuliert allerdings eine praktische Unendlichkeit dieses Quantenfelds, zumindest, was den Vorrat an potentieller Energie betrifft. Wäre es vorstellbar, dass das Quantenfeld aus dem Nichts entstanden ist? Wenn dem so wäre, was spricht dagegen, dass sich dann dieses Feld bzw. dessen Energie ebenso aus dem Nichts vergrößert? Spätestens an diesem Punkt befinden wir uns im Bereich der reinen Spekulation. Steady State Kurz gesagt, das Universum war schon immer da und wird immer da sein. Bleibt (scherzhaft) die Frage, warum es sich dann überhaupt verändert und warum es älter wird. Und die Frage, woher es stammt, interessiert dann ja wohl auch nicht. Schleifen-Quanten-Gravitation In dieser Theorie besteht der Raum in der Größenordnung der Plancklänge aus sogenannten Raumquanten. Die energetischen Parameter dieser Raumquanten sind Grundlage für die Entstehung der verschiedenen subatomaren Teilchen. Ein anderes Problem stellt die Bewegung von Materie im Raum dar. Entweder würde sich je nach Eigenschaft der Raumquanten, die passiert (berührt) werden, das subatomare Teilchen ändern, oder der betreffende Raumquant müsste teilweise die energetischen Parameter übernehmen, die dem subatomaren Teilchen entsprechen. Ein interessanter Aspekt der Theorie ist hingegen, dass sich hiermit das Phänomen der Lichtgeschwindigkeit in der Art erklärt, dass man die Bewegung der Photonen, sowohl als Teilchen wie auch als Welle, als Funktion der Raumquanten verstehen kann. String-Theorie Hier besteht der Raum auf Plancklänge aus eindimensionalen Strings, die verschiedene Schwingungszustände annehmen können. Je nach Schwingungszustand findet sich auch hier wieder ein entsprechendes subatomares Teilchen. Hinzu kommt, dass sich Strings zu Superstrings verbinden können und sogar über Masse und damit auch über Gravitation verfügen. Superstrings könnten somit die strukturelle Verteilung der Galaxien im Universum erklären. Auch hier wäre die Lichtgeschwindigkeit eine Funktion des Raums. Wie bei allen Theorien bleiben auch bei der String Theorie interessante Fragen. Wie kann man sich, außerhalb der Mathematik, ein eindimensionales Objekt vorstellen? Wie kann dieses Objekt schwingen? Wie kann ein eindimensionales Objekt Grundlage für einen dreidimensionalen Raum sein? Das Problem dieser Theorie besteht darin, dass sie sich nur dann erfolgreich mathematisch darstellen lässt, wenn mit mehr als 3 Raumdimensionen gerechnet wird. Fazit So interessant jede dieser Theorien (Ausnahme Steady State) auch ist, keine kann überzeugend die Entstehung und Existenz des Universums erklären. Nicht zu reden von dem, was außerhalb des Universums zu finden ist. Wäre es verwegen zu überlegen, ob eine Theorie von der anderen lernen könnte, statt ständig zu versuchen, die jeweils eigene zu verteidigen und die konkurrierenden in Frage zu stellen? Verfügt der Mensch derzeit überhaupt über die mathematischen Grundlagen, um Theorien, wie die String-Theorie oder Schleifen- Quanten-Gravitation, ohne die Hilfe mathematischer Konstrukte, wie zusätzliche Raumdimensionen, zu beschreiben? Wenn das Wissen aufhört, beginnt die Theorie. Die Theorie wird zum Wissen, wenn es gelingt, ihre Richtigkeit zu beweisen. Eine physikalische Theorie lässt sich rein mathematisch nicht beweisen. Ab einem gewissen Punkt wird jede Theorie zur Spekulation.