Das Multiversum

THOMAS HERTOG

Professor für Theoretische Physik, Katholische Universität Löwen

Könnte das Universum Teil einer wesentlich größeren physikalischen Realität aus zahllosen weiteren Universen sein, weit jenseits des uns Bekannten? Die Vorstellung eines Multiversums ist eine große Herausforderung für unser Denken. Schließlich stellen wir uns das Universum als alles vor, was existiert. Alles.

Aber die heute führenden kosmologischen Theorien gehen von der Existenz eines Multiversums aus. Wie unser Planet, unser Stern und unsere Galaxie ist vielleicht auch unser Universum nur eines unter vielen. Zugleich ist das Multiversumkonzept immer noch sehr umstritten. Denn dieses Konzept setzt dem, was die Wissenschaft über unsere Welt sagen kann, klare Grenzen.

Kurz gesagt: Die grundlegende Natur des Multiversums und unseres Platzes in diesem rätselhaften Ganzen zu verstehen, ist eine der größten wissenschaftlichen Fragen unserer Zeit.

Einige Wissenschaftler meinen sogar, dass die Idee eines Multiversums überhaupt nicht als Wissenschaft angesehen werden sollte, weil wir nicht von einem Universum in ein anderes springen können.

Wie es zu dem Konzept kam

Die Vorstellung, dass wir in einem Multiversum leben könnten, entwickelte sich aus den revolutionären Einsichten in die Kosmologie im 20. Jahrhundert, beginnend mit der Entdeckung in den I92oer-Jahren, dass sich unser Universum ausdehnt. Diese Ausdehnung oder Expansion bedeutet, dass im Lauf der Zeit immer mehr Raum geschaffen wird, sodass sich die Galaxien voneinander entfernen. Aber die kosmische Expansion bedeutet auch, dass das Universum in der fernen Vergangenheit in einem radikal anderen Zustand gewesen sein muss. Wenn man die Entwicklung in der Zeit zurückverfolgt, dann muss unser expandierendes Universum Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zufolge vor etwa 13,8 Milliarden Jahren seinen Anfang genommen haben, als die enorme Dichte der Materie das grundlegende Gefüge von Raum und Zeit zerstörte. Dieser kosmische Anfang wurde als Urknall bekannt.

Die Tatsache, dass Lichtgeschwindigkeit und Alter des Universums endlich sind, hat zur Folge, dass Astronomen Sterne und Galaxien nur bis zu einer begrenzten Entfernung beobachten können. Diese Entfernung ist der kosmische Horizont. Mit ihm erreichen wir die Grenze des beobachtbaren Universums. Wäre der Raum statisch, dann wäre der kosmische Horizont 13,8 Milliarden Lichtjahre entfernt, infolge der Expansion des Raums ist er jedoch 42 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Noch einmal die Quantentheorie

Am Anfang des Universums verbindet sich die makroskopische Welt der Sterne und Galaxien mit der mikroskopischen Welt der Atome und Teilchen. Während Einsteins Relativitätstheorie die erstere in den Blick nimmt, wird das Verhalten von Teilchen durch die Quantentheorie beschrieben. Beim Urknall muss das ganze Universum so etwas wie ein Riesenteilchen gewesen sein. Um also die extremen Verhältnisse beim Urknall zu beschreiben, müssten wir die einsteinsche Sicht der Welt mit der Quantentheorie zu einem einzigen, umfassenden Rahmen vereinen, der sowohl eine Quanten- als auch Gravitationstheorie ist.

Die Quantentheorie sagt die Wahrscheinlichkeit für verschiedene Ereignisse voraus. In der Quantentheorie der Elementarteilchen sind dies zum Beispiel die Wahrscheinlichkeiten, ein Elektron an dem einen oder anderen Ort zu finden. Wendet man das auf das gesamte Universum an, dann ist das Ereignis ein ganz anderes, separates Universum! Aus dem Quantenschaum am Anfang kann sich ein völlig anderes Universum entwickeln. Die Quantentheorie sagt nicht nur einen einzigen Urknall voraus, sondern viele Urknalle, bei denen eine Vielfalt verschiedener Universen mit einer jeweils eigenen Geschichte geboren wird. Die Multiversen erscheinen als fast unausweichliche Folge des Quantenbeginns unseres Universums.

Wo - und was - sind die verschiedenen Universen?

Wo sind die Universen, die zusammen das Multiversum bilden? Einige Wissenschaftler meinen, dass die anderen Universen einfach sehr weit weg sind. Dies sind Modelle des Kosmos, bei denen sich der Raum weit über unseren kosmischen Horizont hinaus erstreckt und vielleicht sogar unendlich weit ist. Wenn das wahr ist, dann könnte es eine unendliche Anzahl von Erden geben - mit Lesern, die dieses Buch lesen. Diese anderen Erden wären wie isolierte Universen, die jenseits der kosmischen Horizonte der anderen lägen. Andere Wissenschaftler argumentieren, dass die verschiedenen Universen nur Millimeter von uns weg seien, sich aber in irgendwelchen zusätzlichen Dimensionen befänden, in die das Licht nicht vordringen kann. Die Stringtheorie - die heute als am wahrscheinlichsten angesehene Theorie einer Quantengravitation - geht von der Existenz solcher weiterer Dimensionen aus, sodass die Universen viel Platz haben, sich zu verstecken.

Eine andere Möglichkeit ist, dass jedes Konzept eines Orts für die anderen Elemente des Multiversums relativ zu uns selbst völlig bedeutungslos ist. Das ist die radikalste Sicht des Multiversums und diejenige, die am fundamentalsten von der Quantentheorie impliziert wird. In dieser Sicht ist das Multiversum wie ein sich verzweigender Baum, bei dem jeder Zweig einem anderen Universum entspricht, das eine ganze kosmische Entwicklung repräsentiert. »Es gibt viele Vergangenheiten, und das Universum lebt sie alle aus«, sagte Stephen Hawking.

Welche Arten von Universen können zu existieren beginnen? Sind die Gesetze der Physik im ganzen Multiversenbaum die gleichen? Wahrscheinlich nicht. Die Gesetze der Physik sind ein prägnanter Satz von Regeln, die Gravitation und Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen beschreiben. In der Stringtheorie werden diese Gesetze durch die Form der zusätzlichen aufgerollten Dimensionen bestimmt. Da die Stringtheorie eine enorme Vielfalt verschiedener Formen für die Extradimensionen zulässt, ist dieser Theorie zufolge natürlich eine Vielzahl völlig verschiedener Universen denkbar. Die Stringtheoretiker erforschen jetzt, welche physikalischen Eigenschaften je nach »Universenzweig« verschieden sein könnten. Die Gesetze der Physik werden der Stringtheorie zufolge in jedem Universum in der Hitze des Urknalls geschmiedet. Die Materie um uns herum und der

Gesamtaufbau unseres Universums sind zu einem gewissen Maß das zufällige Ergebnis der Art und Weise, wie unser spezifisches Universum entstanden ist.

Weshalb sollte uns das Multiversum überhaupt interessieren, wenn wir die anderen Universen gar nicht beobachten können? Warum können wir nicht einfach ein einzelnes Universum - unser eigenes - herausnehmen und die anderen vergessen? Die Quantentheorie hinter dem Multiversum erlaubt es nicht, den Multiversenbaum zu beschneiden! Die physisch getrennten Universen, die das Multiversum bilden, sind in einem einzigen umfassenden mathematischen Rahmen vereint, der uns sagt, wie häufig eine Form des Universums relativ zu einer anderen ist. Das gibt uns einen Anhalt, mit dem wir die Idee des Multiversums zu einem wissenschaftlichen Modell machen können, das sich möglicherweise beweisen lässt.

Unser eigenes unwahrscheinliches Universum

Ich muss sofort dazu sagen, dass wir vielleicht nicht im wahrscheinlichsten aller Universen leben! Wir müssen uns in einem Bereich des Multiversums befinden, in dem die Gesetze der Physik die Entstehung von Komplexität und Leben fördern. Das erfordert ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen den vielen Teilchenkräften und der Gravitation, durch die die bewohnbaren Zweige des Multiversums ausgewählt werden. Wir haben uns zusammen mit dem Multiversum entwickelt, und ich denke, wenn dieses Konzept einmal auf festen wissenschaftlichen Füßen steht, dann wird es eine tiefgründige Verbindung zwischen unserer Existenz als Beobachter in einem seiner Universen und den Gesetzen der Physik, die dazu führten, dass es uns gibt, aufzeigen.

Kennst du ein anderes Universum?

Nicht nur Wissenschaftler stellen Theorien über Multiversen an. Viele Schriftsteller schreiben über andere Universen und sprechen dabei von »Paralleluniversen« oder »Parallelwelten«. Bist du schon einmal in einem Buch oder Comic auf eine Parallelwelt gestoßen?

Was ist dort genauso wie in unserer Welt und unserem Universum? Was ist anders?

 
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