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Spiegel
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Access : 4887 , Lines : 92 |
| Was vor dem Urknall geschah |
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SPIEGEL ONLINE - 03. Juli 2007, 16:12 URL: http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,492074,00.html KOSMOLOGIE Was vor dem Urknall geschah Von Holger Dambeck Ein neues Modell soll Einblicke in die Zeit vor dem Urknall ermöglichen. Ein deutscher Physiker glaubt berechnen zu können, welche Eigenschaften das Universum vor unserem Universum gehabt haben könnte. Ganz nebenbei führt sein Modell noch ein neues Phänomen ein: die kosmische Vergesslichkeit. Menschen mögen Ordnung und Strukturen. Dinge sollten einen Anfang haben und möglichst auch ein Ende, die Unendlichkeit macht eher Angst. Umso dankbarer nimmt man da zur Kenntnis, dass unser Universum einen Anfangspunkt hatte: den Urknall. Vor rund 14 Milliarden Jahren soll quasi aus dem Nichts all das entstanden sein, was wir am Nachthimmel bewundern dürfen. Seitdem dehnt sich das Universum stetig und immer schneller aus. Die Frage, was vor dem Urknall war, ist für Verfechter der Urknall-Theorie unsinnig - weil nicht nur der Raum, sondern auch die Zeit erst seit dem Big Bang existiert. Penn State / Martin Bojawald "Big Bounce" (Zeichnung): Ein Zustand mit anfangs wenigen Fluktuationen prallt zurück und entwickelt größere Fluktuationen (rechts) Doch seit einiger Zeit stellen Physiker diesen kategorischen Anfangspunkt des Universums in Frage. Der Kosmologe Paul Steinhardt von der Princeton University glaubt sogar an ein zyklisches Universum. Ein "Big Bang" folge auf den anderen, das Universum kontrahiere und expandiere immer wieder aufs Neue, schrieb er im Jahr 2002 gemeinsam mit seinem Kollegen Neil Turok im Magazin "Science". Der deutsche Physiker Martin Bojowald weckt nun in einem Aufsatz für das Fachblatt "Nature Physics" die Hoffnung, dass man vielleicht eines Tages in die Zeit vor dem Urknall blicken kann - zumindest indirekt. Dass es ein Davor gibt, ist für ihn keine Frage mehr. Bojowald, der an der Pennsylvania State University forscht, beruft sich auf ein Modell aus der sogenannten Schleifen-Quantengravitation (Loop Quantum Gravity), mit der Physiker die extremen Zustände kurz nach dem Urknall beschreiben können. Die Schleifen-Quantengravitation wurde entwickelt, um Quantenphysik und die allgemeine Relativitätstheorie zu vereinigen - sie ist eine wichtige Alternative zur Stringtheorie. Die neue Theorie soll auch noch bei den extremen Dichten und Drücken nahe dem Urknall funktionieren. "Einsteins Relativitätstheorie schließt die Quantenphysik nicht ein, die man braucht, um die extrem hohen Energien zu beschreiben, die das Universum in seinen Anfängen bestimmten", sagt Bojowald. Indirekte Beobachtungen möglich Das Verrückte an der Schleifen-Quantengravitation ist, dass sie den Urknall als solchen in Frage stellt. Statt eines "Big Bang" habe es einen "Big Bounce" gegeben, postulierte Abhay Ashtekar von der Pennsylvania State University vor einem Jahr: Der Urknall sei in Wahrheit eine Art Abpraller. Das Universum habe sich infolge der Gravitation so weit zusammengezogen, bis die Quanteneigenschaften schließlich der Schwerkraft entgegengewirkt hätten. Sein Team habe zeigen können, "dass es tatsächlich einen Quanten-Rückstoß gibt", erklärte Ashtekar. Bojowald, der vom Potsdamer Einstein-Institut zur Pennsylvania State University gewechselt ist, geht mit seinem Modell nun noch einen Schritt weiter: "Ein direkter Blick in die Vergangenheit vor dem Urknall ist nicht möglich", sagt er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Aber indirekte Beobachtungen können sehr wohl darüber Aufschluss geben." In seinem Modell existiere "definitiv" ein Universum vor dem Urknall. Dies sei, verglichen mit anderen Modellen, "schon ein Fortschritt". Die zeitliche Entwicklung der Größe des Universums sei etwa spiegelbildlich zur derzeitigen gewesen. Der Physiker musste die bisherigen Ansätze der Schleifen-Quantengravitation, die vor allem auf numerischen Methoden beruhen, durch ein neues Modell ersetzen, um die Zeit vor dem "Big Bounce" genauer beschreiben zu können. Kollegen wie Carlo Rovelli vom Centre de Physique Theorique in Marseille halten Bojowalds Arbeit für "bemerkenswert". Aussagen des Modells müssten mit kosmischen Beobachtungen verglichen werden, sagte Rovelli dem Online-Dienst "Space.com". Der Princeton-Forscher Steinhardt meint, die Berechnungen seien anschaulich, müssten jedoch weiter ausgebaut werden. Die Gleichungen von Bojowalds Modell erfordern Parameter, die den Zustand des gegenwärtigen Universums genau beschreiben. Dann soll man mithilfe des Modells auch zurück in die Vergangenheit blicken können. Die Crux ist jedoch, dass diese Parameter sehr schwer zu ermitteln sind. "Man müsste die Größe und Expansionsrate des derzeitigen Universums sehr genau und wiederholt messen", sagt Bojowald. Blick zurück wird erschwert Aus kleinen Schwankungen der Messungen um deren Mittelwert könne man im Prinzip einen relevanten Parameter, nämlich die Fluktuation der Größe des Universums, ablesen. "Derzeit, und wohl auch für die absehbare Zukunft, reicht die Präzision der Daten für eine exakte Bestimmung der Fluktuationen nicht aus", schränkt er ein. Das Modell enthält zudem eine Art Unschärferelation, wie man sie aus der Quantenphysik kennt. Ein Parameter sei ausschließlich für den Zustand vor dem "Big Bounce" wichtig, ein anderer für den Zustand danach, so der Physiker. Beide stünden komplementär zueinander, ähnlich wie Ort und Geschwindigkeit in der Quantenwelt. Man könne nur den einen oder den anderen Wert genau bestimmen, nie jedoch beide zugleich. Die gegenseitige Abhängigkeit der beiden Parameter, die die Unschärfe in der Größe des Universums vor und nach dem "Big Bounce" repräsentierten, erschwere den Blick zurück, sagt Bojowald. Und als ob das nicht schon genug Einschränkungen wären, zeigt das Modell noch ein weiteres Phänomen, das die Zeit vor dem "Big Bounce" weiter verwischt: die kosmische Vergesslichkeit. Mindestens ein Parameter, der vor dem Urknall wichtig sei, überlebe "den Trip durch den 'Big Bounce' nicht" - fast so, als sollten wichtige Spuren des früheren Universums vernichtet werden. Eine wahrscheinliche Folge des Parameter-Verschwindens: Das Universum vor dem "Big Bounce" dürfte kaum identisch sein mit dem danach. "Die ewige Wiederkehr absolut identischer Universen scheint durch die kosmische Vergesslichkeit verhindert zu werden", sagt Bojowald. Das ist auf jeden Fall beruhigend. Denn es bedeutet, dass unser Universum doch etwas Besonderes zu sein scheint und nicht das Super RTL der Kosmologie, das vor allem aus Wiederholungen besteht. -------------------------------------------------------------------------------- © SPIEGEL ONLINE 2007 Alle Rechte vorbehalten Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH -------------------------------------------------------------------------------- Zum Thema in SPIEGEL ONLINE: Ferne Zukunft: Im Universum wird's finster (25.05.2007) http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,484800,00.html Nobelpreisträger- Interview: Was vor dem Urknall war (18.03.2007) http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,471919,00.html Verborgene Dimensionen: Forscher zupfen am Zipfel der String- Theorie (20.05.2007) http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,483305,00.html Vor dem Urknall: Blick in Gottes letzten Schlupfwinkel (29.05.2006) http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,416441,00.html Zum Thema im Internet: Fachblatt "Nature Physics" http://www.nature.com/nphys/ Penn State - The Pennsylvania State University http://www.psu.edu/ -------------------------------------------------------------------------------- http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,492074,00.html |
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