Das Jüngste Gericht: Die Wissenschaft der Scheibenwelt 4 (German Edition)

wenn es einmal Fuß gefasst hat, sehr schwer wieder auszurotten, und es verdunkelte jahrzehntelang die Frage nach der Gestalt des Universums.
    Ohnehin waren die Kosmologen zu jener Zeit einem größeren Wild auf der Spur: dem Ursprung des Universums. Gemäß der Urknall-Lösung der Feldgleichungen entstanden sowohl der Raum als auch die Zeit plötzlich aus dem Nichts und entwickelten sich dann zum heutigen Universum. Die Physiker waren reif für diese Idee, weil die Quantenmechanik sie schon an die Idee gewöhnt hatte, dass Teilchen spontan aus nichts entstehen können. Wenn ein Teilchen das kann, warum nicht auch ein Universum? Wenn der Raum es kann, warum nicht die Zeit?
    Einstein hätte ein sich ausdehnendes sphärisches Universum sogar vorhersagen können, doch er hatte sich in den Kopf gesetzt, das statische sei das richtige. Um eine statische Lösung zu erhalten, modifizierte er seine Feldgleichungen, um einen zusätzlichen Term einzufügen, der von einer »kosmologischen Konstante« abhängt. Wenn man diese Konstante passend wählte, konnte man ein statisches Universum erhalten. Warum die kosmologische Konstante eigentlich gerade diesen Wert haben sollte, war weniger klar, aber der neue Term in den Gleichungen erfüllte alle tiefgründigen Symmetrieprinzipien, die Einsteins Philosophie bestimmten, wie sich das Universum verhalten sollte. Man würde in der Tat eine Menge spezieller Argumentation benötigen, um jenen Term zu eliminieren. Als teleskopische Beobachtungen der Spektren von Galaxien ein expandierendes Universum offenbarten, kam Einstein zu dem Schluss, die kosmologische Konstante einzuführen, sei sein »größter Irrtum« gewesen. Wenn er sie weggelassen hätte, hätte er die Ausdehnung voraussagen können.
    Nun ja … Das ist die Standardgeschichte, aber sie erfordert eine stillschweigende Annahme. Um eine Formel abzuleiten, wie sich Form und Größe des Universums im Lauf der Zeit verändern, suchten die mathematischen Physiker zu Beginn des 20. Jahrhunderts nur nach kugelsymmetrischen Lösungen von Einsteins Feldgleichungen. Diese Annahme vermindert die Anzahl der Raumvariablen von dreien auf eine: den Abstand vom Mittelpunkt. Zusätzlich vereinfacht sie die Einstein’schen Feldgleichungen, die nun mit einer expliziten Formel gelöst werden können. Obwohl es eine leichthin geäußerte Rechtfertigung für die Kugelsymmetrie gibt – »das Universum sollte überall gleich sein« –, hat sie keine solide Grundlage. Einstein bestand darauf, dass die Gesetze überall gleich sein müssten, aber daraus folgt nicht überall dasselbe Verhalten . Sowohl Planeten als auch das Vakuum gehorchen beispielsweise denselben Gesetzen.
    Mit dem Aufkommen der Computer stellte sich heraus, dass die Einstein’schen Feldgleichungen Myriaden von Lösungen haben – unendlich viele in Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen –, von denen die allerwenigsten kugelsymmetrisch sind. Der Raum könnte sich in einem Gebiet ausdehnen, in einem anderen zusammenziehen und rundherum wirbeln. Er könnte sein Verhalten im Lauf der Zeit ändern. Und obwohl ein expandierendes Universum eine mögliche Lösung der Einstein’schen Feldgleichungen ist, ist das ebenso wenig die Voraussage eines expandierenden Universums, wie die Möglichkeit , dass es morgen regnet, als Lösung der Wettergleichungen eine verbindliche Vorhersage von Regen ist.
    Vor einigen Jahren war alles in Butter. Der Urknall passte zu den wichtigen Beobachtungen. Insbesondere sagte er voraus, dass die kosmische Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich eine Temperatur von drei Grad über absolut null haben müsste. Ein Punkt für den Urknall.
    Im Zuge der weiteren Forschungen tauchten allerdings Schwierigkeiten auf. Das heutige Universum hat eine Menge an großräumiger Struktur, riesige Ansammlungen von Galaxien rings um noch riesigere Leerräume, wie der Schaum in einem Glas Bier, wobei sich Galaxien an den Oberflächen der Bierblasen bilden und die Hohlräume der Luft in den Blasen entsprechen. Wenn man von seinem gegenwärtigen Zustand zurückrechnet und die derzeit geläufigen Theorien verwendet, müsste das Universum ungefähr 13,5 Milliarden Jahre alt sein. Einerseits reicht diese Zeit nicht aus, um die gegenwärtige Klumpenbildung der Materie zu erklären. Andererseits genügt sie nicht zur Erklärung, warum der Raum gegenwärtig flach ist.
    Die beobachteten Rotationsgeschwindigkeiten von Galaxien in unterschiedlichen Abständen vom jeweiligen Galaxiskern