Die verborgene Wirklichkeit

bis heute rein hypothetischer Natur ist, das Inflatonfeld , könnte die Antriebskraft der kosmischen Inflation liefern. f
    Quantenfelder und Inflation
    Felder besitzen Energie. Qualitativ wissen wir das, weil Felder Aufgaben erfüllen, die Energie erfordern: Sie sorgen beispielsweise dafür, dass Gegenstände (zum Beispiel Papierschnipsel) sich bewegen. Quantitativ zeigen uns die Gleichungen der Quantenfeldtheorie, wie man die in einem Feld enthaltene Energiemenge berechnen kann, wenn man an jedem Ort den Zahlenwert des Feldes kennt. Je größer diese Zahlenwerte sind, desto größer ist in der Regel auch die Energie. Der Zahlenwert eines Feldes kann von Ort zu Ort unterschiedlich sein, wenn er aber überall gleich ist (wenn also allen Orten der gleiche Zahlenwert zugeordnet ist), dann enthält der Raum auch an allen Stellen die gleiche Energie. Hier gewann Guth die entscheidende Erkenntnis: Eine solche einheitliche Feldkonfiguration erfüllt den Raum nicht nur mit einheitlicher Energie, sondern auch mit einem einheitlichen negativen Druck. Damit hatte Guth einen physikalischen Mechanismus gefunden, der abstoßende Gravitation erzeugt .
    Wenn man erkennen will, warum ein einheitliches Feld negativen Druck liefert, kann man sich zunächst einmal eine vertrautere Situation mit positivem Druck vorstellen: das Öffnen einer Flasche Dom Pérignon. Wenn man langsam den Korken herauszieht, spürt man, wie der positive Druck des Kohlendioxids im Champagner nach außen drückt: Er presst den Korken aus der Flasche und in unsere Hand. Wie man dabei sofort sieht, entzieht diese auswärts gerichtete Bewegung dem Champagner ein wenig Energie. Fast jeder hat wohl schon einmal die Dampfschwaden gesehen, die aus dem Flaschenhals steigen, wenn der Korken herausgezogen wurde. Sie entstehen, weil der Verlust der Energie, die der Champagner beim Herausdrücken des Korkens aufgewendet hat, die Temperatur sinken lässt; das wiederum führt ganz ähnlich wie bei unserem Atem an einem Wintertag dazu, dass der Wasserdampf in der Umgebung kondensiert.

    Jetzt stellen wir uns vor, dass wir an die Stelle des Champagners etwas weniger Festliches, dafür aber didaktisch Wertvolleres setzen: ein Feld, dessen zugeordneter Zahlenwert in der ganzen Flasche der gleiche ist. Wenn wir dieses Mal den Korken herausziehen, passiert etwas ganz anderes. Sobald wir den Korken nach außen bewegen, schaffen wir in der Flasche ein wenig zusätzliches Volumen, das von dem Feld durchdrungen werden kann. Da einem konstanten Feld an jeder Stelle die gleiche Energie entspricht, wird die Gesamtenergie in der Flasche umso größer , je größer das vom Feld ausgefüllte Volumen ist. Im Gegensatz zum Champagner führt das Herausziehen des Korkens hier also dazu, dass das Flascheninnere an Energie gewinnt.
    Wie kann das sein? Woher kommt die Energie? Nun, denken wir einmal daran, was geschieht, wenn der Inhalt der Flasche den Korken nicht nach außen drückt, sondern nach innen zieht . Dann muss man am Korken ziehen, um ihn zu entfernen – ein Arbeitsaufwand, durch den Energie von unseren Muskeln auf den Flascheninhalt übertragen wird. Um die Zunahme der Energie in der Flasche zu erklären, müssen wir also zu dem Schluss gelangen, dass ein konstantes Feld nicht wie Champagner nach außen drückt, sondern nach innen zieht. Das aber entspricht exakt der Aussage, dass ein konstantes Feld keinen positiven, sondern einen negativen Druck erzeugt.
    Auch wenn es keinen Sommelier gibt, der den Kosmos entkorkt, gilt hier die gleiche Erkenntnis: Wenn ein Feld – in diesem Fall das hypothetische Inflatonfeld  – in einer Raumregion einen konstanten Wert hat, erfüllt es diese Region nicht nur mit Energie, sondern auch mit negativem Druck. Und wie wir mittlerweile wissen, liefert ein solcher negativer Druck abstoßende Gravitation, die eine sich ständig beschleunigende Expansion des Raumes antreibt. Als Guth in Einsteins Gleichungen für Energie und Druck des Inflatons die Zahlenwerte eintrug, die dem extremen Umfeld des frühen Universums entsprechen sollten, führten ihn seine Rechnungen zu der Erkenntnis, dass daraus eine ungeheuer starke abstoßende Gravitation erwächst. Sie war um viele Zehnerpotenzen stärker als die Abstoßungskraft, die Einstein sich Jahre zuvor in seinen Gedankenspielen mit der kosmologischen Konstante vorgestellt hatte, und sie würde eine spektakulär rasche Expansion des Raumes herbeiführen. Schon das war spannend. Wie Guth aber außerdem