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StartseiteForschung aktuellKosmischer Luftballon27.06.2008

Kosmischer Luftballon

Warum es möglicherweise doch keinen Urknall gegeben hat

Physik. - Das Universum hat mit dem Urknall begonnen. Eine gewaltige Explosion stand am Anfang und seither fliegt das Weltall immer weiter auseinander. Die Expansion des Universums ist unter Wissenschaftlern unumstritten, aber was wirklich ganz am Anfang geschah, darüber sind sich die Kosmologen längst noch nicht einig. Nun präsentiert ein Physiker eine neue Theorie, nach der unser Universum aus einem anderen Hervorgegangen ist: Quantum Bounce statt Big Bang.

Von Jan Lublinski

Am Anfang unseres Universums stand vielleicht doch nicht der Urknall. (Nasa)
Am Anfang unseres Universums stand vielleicht doch nicht der Urknall. (Nasa)

Abhay Ashtekar ist ein Mann mit feinen Zügen und randloser Brille. Er stammt ursprünglich aus Indien, arbeitet aber schon lange in den USA, an der Pennsylvania State University. In den vergangenen beiden Jahren ist der theoretische Physiker zu dem Schluss gekommen, dass unser Universum nicht mit dem Urknall begann. Vielmehr ist ein früheres Universum in sich zusammen gefallen, bis es so klein war wie ein extrem kleiner Tropfen. Dieser Tropfen ist dann wieder expandiert und zu dem Kosmos gewachsen, den wir kennen. Eine Art Wiedergeburt des Alls.

"”Ich wurde in der allgemeinen indischen Tradition erzogen, aber meine Familie war nicht religiös. Ich habe in meiner Kindheit verschiedene buddhistische und hinduistische Philosophien kennen gelernt, aber ich denke nicht, dass mich das sehr beeinflusst hat.""

Er sei vielmehr geprägt durch die indische Tradition des mathematischen und logischen Denkens, sagt Abhay Ashtekar. Sein Ziel ist eine mathematische Theorie, die sämtliche Kräfte und Teilchen in der Natur einheitlich beschreibt. Eine Weltformel. Viele seiner Physiker-Kollegen suchen nach ihr mit der genannten String-Theorie, nach der die Teilchen eigentlich winzige Geigen-Seiten sind. Ashtekar setzt hingegen auf die so genannte Quantengeometrie – den Versuch, die Relativitätstheorie mit der Quantentheorie zu vereinigen, also die Theorie der großen Strukturen im Weltall zusammen zu bringen mit der Theorie der kleinsten Teilchen. Das ist den Physikern bislang nicht gelungen, aber Ashtekar hat auf diesem Gebiet große Fortschritte gemacht. Er kommt jetzt zu dem Schluss, dass es statt dem Urknall, dem "Big Bang" – einen "Big Bounce" einen Durchschwinger gegeben hat. Diese Vorstellung ist nicht wirklich neu, aber Ashtekar behauptet, dass dieser "Bounce" sich nun erstmals aus seinen quantentheoretischen Rechnungen ergeben hat. Er spricht darum vom "Quantum Bounce". Ashtekar:

"”Dieses Ergebnis haben wir nicht etwa a priori in unsere Formeln hineingesteckt, und wir haben es auch nicht erwartet. Es war eine echte Überraschung. Als wir das sahen, haben wir all unsere Rechnungen noch einmal wiederholt. 8 Monate lang haben wir die Parameter geändert und verschiedene Kontrollrechnungen gemacht. Erst danach war ich überzeugt, dass es sich nicht um einen mathematischen Fehler, sondern tatsächlich um eine physikalische Beschreibung der Natur handelt.""

Nach Einsteins Relativitätstheorie müsste ein Universum, das in sich zusammen stürzt, durch die Gravitationskraft immer weiter zusammen geschnürt werden. Solange, bis es unendlich viel Energie auf einem unendlich kleinen Punkt versammelt hat. Eine so genannte "Singularität". Die Formeln der Relativitätstheorie liefern hier keine sinnvolle Ergebnisse mehr. In Ashtekars Kalkül aber geschieht etwas anderes:

"”Sobald die Dichte der extrem zusammengepressten Materie einen bestimmten Wert erreicht, tritt eine abstoßende Kraft auf. Eine Kraft die quantenmechanische Ursachen hat. Sie überwindet die anziehende Gravitationskraft und treibt das Universum wieder auseinander. Das Universum fällt also erst in sich zusammen, immer weiter – bis dann diese neue Kraft die Oberhand gewinnt und es zu einer neuen Expansion kommt.""

Möglicherweise haben wir es also mit einem pulsierenden Universum zu tun. Es bläht sich auf, fällt wieder in sich zusammen, bläht sich erneut auf, und so weiter. Das besondere an Ashtekars Theorie ist, dass sie auch dort noch eine sehr gute Beschreibung liefert, wo längst die klassische Relativitätstheorie wieder greift. Also kurz nach dem Anfang, als das Universum in der so genannten Inflationsphase auseinander geflogen ist: Hier liefern Einsteins Formeln und Ashtekars Theorie die gleiche Beschreibung des Kosmos. Es könnte also sein, dass es Ashtekar gelungen ist, einen Weg aufzuzeigen, wie sich Einsteins Theorie erweitern lässt – so wie es einst Einstein gelang, Newtons Gravitationsgesetz zu verallgemeinern. Doch darüber herrscht unter den Kosmologen noch kein Konsens. Ashtekar wird in den kommenden Jahren noch einiges an Überzeugungsarbeit unter seinen Fachkollegen leisten müssen. Ashtekar:

"”Ich gehe davon aus, dass unsere theoretischen Modelle in Zukunft immer realistischer und auch qualitativ plausibler werden. Das Bild vom Anfang, vom ‚Quantum Bounce’, wird immer detaillierter und ausgefeilter werden, weil wir immer konkretere Modelle entwickeln werden.""- Das Universum hat mit dem Urknall begonnen. Eine gewaltige Explosion stand am Anfang und seither fliegt das Weltall immer weiter auseinander. Die Expansion des Universums ist unter Wissenschaftlern unumstritten, aber was wirklich ganz am Anfang geschah, darüber sind sich die Kosmologen längst noch nicht einig. Nun präsentiert ein Physiker eine neue Theorie, nach der unser Universum aus einem anderen Hervorgegangen ist: Quantum Bounce statt Big Bang.

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