Das versteckte Experiment (German Edition)

(lokal, z. B. in der Nähe eines Sterns, wird der Raum selbstverständlich trotzdem gekrümmt). Man nennt die Dichte, bei der die Flachheit gegeben ist, die kritische Dichte. Bereits geringe Abweichungen von der kritischen Dichte während der Anfangsphase des Urknalls hätten schon kurz danach eine sehr hohe Abweichung von der Flachheit des Raumes zur Folge gehabt. Wäre die Dichte während des Urknalls nur geringfügig höher gewesen, so wäre das Universum sehr schnell wieder unter der Einwirkung der Gravitation kollabiert und es hätten sich keine Sterne bilden können. Auch eine etwas geringere Dichte hätte nicht zu einem Universum geführt, wie wir es kennen. Es gäbe in so einem Universum ebenfalls keine Sterne und natürlich keine Planeten.“
    „Das erinnert mich sehr an das Problem der Naturkonstanten. Mit dem Prinzip der Multiversen würde es sich auflösen. Wenn wir genügend Urknalle voraussetzen, wird auch einer dabei sein, der anfangs die kritische Dichte gehabt und ein flaches Universum erzeugt hätte.“
    „Du hast recht. Es bliebe aber noch das Horizontproblem.“
    „Wie sieht nun deine Lösung des Problems aus?“
    „Der amerikanische Physiker Alan Guth hatte eine Idee, die beide Probleme, das Flachheits- und das Horizontproblem, lösen konnte. Guth nahm an, dass sich das Universum in der Zeit zwischen etwa 10 -36 und 10 -34 Sekunden nach dem Urknall exponentiell, mit rasender Geschwindigkeit ausgedehnt hat. Er nannte diesen Vorgang Inflation. Innerhalb dieser kurzen Zeitspanne wurde der Raum von der Größe eines Atoms auf das Vielfache des heute beobachtbaren Universums aufgebläht.“
    „Stopp, du machst hier Aussagen über eine Zeit weniger als eine Sekunde nach dem Urknall?“
    „Das ist gar nichts Besonderes. Man kennt die Vorgänge bereits relativ gut ab einer Zeit von 10 -43 Sekunden (der sogenannten Planck-Zeit) nach dem Urknall. Sie können sehr gut mithilfe der Teilchenphysik und Quantenmechanik beschrieben werden.“
    „Davon musst du mir mehr erzählen!“
    „Das mache ich gerne, später.“
    „O. k., Inflation. Die Ausdehnung geschah mit Überlichtgeschwindigkeit?“
    „Ja, und wie du inzwischen weißt, ist das kein Widerspruch zur Relativitätstheorie Albert Einsteins. Nach dieser kurzen Inflationsphase setzte das Universum seine Expansion entsprechend dem Standardmodell des Urknalls fort.“
    „Wieso hat Guth nun die Probleme gut gelöst?“
    „Vor der Inflation waren alle Bereiche somit tatsächlich nahe zusammen und konnten deshalb ein thermisches Gleichgewicht einstellen. Durch die Inflation wurde das Gleichgewicht praktisch eingefroren (es konnte sich danach ja nicht mehr durch Wechselwirkung mit anderen Regionen verändern) und ist noch heute als gleichmäßiger Mikrowellenhintergrund gegenwärtig. Auch das Flachheitsproblem hat Guth damit gelöst. Durch die Inflation wurden sämtliche Strukturen des Raumes so stark aufgebläht und geglättet, dass das Universum heute flach erscheint. Auch hier haben wir wieder die Analogie zu unserem Luftballon: Je weiter wir ihn aufblasen, umso weniger rund wird er erscheinen. Viele Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Inflation kein einmaliges Ereignis war und sogar heute noch stattfindet. Nach dieser Vorstellung entstehen ständig Blasen in einem brodelnden Quantenschaum, die sich durch die Inflation aufblähen. So entstehen Universen aus dem Nichts mit zufälligen Anfangsbedingungen. Alle zusammen bilden das Multiversum.“
    „Sollte das übergeordnete Multiversum unendlich ausgedehnt sein, so kann unser Universum, das nur ein Teil davon ist, nicht unendlich groß sein.“
    „Das ist so eine Sache mit der Unendlichkeit. Betrachte einmal alle geraden Zahlen: 2, 4, 6, 8, 10, 12, ... Wie viele gibt es?
    „Unendlich viele.“
    „Und die ungeraden Zahlen, 1, 3, 5, 7, 9, 11, ...“
    „Auch unendlich viele.“
    „Die Summe beider Zahlenreihen?“
    „Hm, ist auch unendlich. Ich verstehe.“
    „Ob das Universum unendlich ist, wissen wir nicht. Es ist auf jeden Fall größer als der beobachtbare Teil. Wäre es komplett flach, so wäre es vielleicht unendlich ausgedehnt. Wie die Beobachtungen zeigen, ist es zumindest fast flach und mindestens 10 100 -mal größer als die Entfernung zum sichtbaren Horizont.“
    „Eine Eins mit 100 Nullen, multipliziert mit 48 Milliarden Lichtjahren? Das ist ja fast unendlich. In so einem Universum müsste es unzählige Planeten mit intelligenten Bewohnern geben.“
    „Ja, ganz sicher. Aber