Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

beschleunigte seine Expansion. Schließlich wird das Universum am Ende nichts weiter als Vakuumenergie enthalten, und seine Expansion wird sich entsprechend beschleunigen (siehe Abbildung 77). Diese unscheinbare Energie mag zwar nicht die Entwicklung der Erde bestimmen, aber sie ist im Begriff, die Entwicklung des Universums zu bestimmen.
    Weitere Rätsel
    Die Notwendigkeit dunkler Energie und dunkler Materie weist uns darauf hin, dass wir in unserem Verständnis der Entwicklung des Universums nicht so selbstzufrieden sein können, wie es die unglaubliche Übereinstimmung kosmologischer Theorien mit kosmologischen Daten vielleicht nahelegt. Der größte Teil des Universums ist etwas, dessen Identität ein Rätsel bleibt. In zwanzig Jahren wird man möglicherweise über unsere Unwissenheit lächeln können.
    Das sind nicht die einzigen Rätsel, die von der Energie des Universums aufgeworfen werden. Insbesondere stellt der Wert der dunklen Energie tatsächlich das Endstück eines viel größeren Rätsels dar: Warum ist die Energie, die das Universum ausfüllt, so klein? Wäre der Betrag der dunklen Energie größer gewesen, hätte sie viel früher in der Entwicklung des Universums Materie und Strahlung überwogen, und Strukturen (einschließlich des Lebens) hätten keine Zeit gehabt, sich auszubilden. Darüber hinaus weiß niemand, was in den frühen Stadien für die große Energiedichte verantwortlich war, die die Inflation auslöste und speiste. Aber das größte Problem mit der Energie des Universums ist das Problem der kosmologischen Konstante .
    Anhand der Quantenmechanik hätten wir einen viel größeren Wert für die dunkle Energie erwartet – sowohl während der Inflation als auch heute. Die Quantenmechanik sagt uns, dass das Vakuum – der Zustand, in dem es keine dauerhaften Teilchen gibt – tatsächlich mit flüchtig existierenden Teilchen angefüllt ist, die kurze Zeit existieren und dann wieder verschwinden. Diese kurzlebigen Teilchen können beliebige Energie besitzen. Manchmal können sie eine Energie aufweisen, die so groß ist, dass Gravitationseffekte nicht mehr vernachlässigt werden können. Diese hochenergetischen Teilchen tragen eine extrem große Energie zum Vakuum bei – die viel größer ist, als die lange Entwicklung unseres Universums gestatten würde. Damit das Universum so aussieht wie dasjenige, das wir sehen, muss der Wert der Vakuumenergie verblüffende 120 Größenordnungen kleiner sein als die Energie, die wir der Quantenmechanik zufolge erwarten würden.
    Mit diesem Problem ist noch eine weitere Herausforderung verbunden. Warum leben wir eigentlich in derjenigen Zeit, in der die Energiedichten von Materie, dunkler Materie und dunkler Energie vergleichbar sind? Die dunkle Energie überwiegt zwar gewiss die Materie, aber um weniger als einen Faktor von drei. Unter der Voraussetzung, dass diese Energien im Prinzip ganz verschiedene Ursprünge besitzen und jede von ihnen die anderen überwältigt haben könnte, scheint die Tatsache, dass ihre Dichten so nahe beieinander liegen, sehr rätselhaft zu sein. Die Merkwürdigkeit dieser Koinzidenz ist besonders beachtenswert, weil diese Koinzidenz (grob gesprochen) erst in unserer Zeit der Fall ist. In früheren Stadien des Universums machte die dunkle Energie einen viel kleineren Bruchteil des Ganzen aus. Und später wird sie einen viel größeren Bruchteil ausmachen. Nur gegenwärtig sind die drei Bestandteile – gewöhnliche Materie, dunkle Materie und dunkle Energie – miteinander vergleichbar.
    Die beiden Fragen, warum die Energiedichte so außerordentlich klein ist und warum diese verschiedenen Energiequellen gegenwärtig ähnliche Beträge aufweisen, sind völlig ungelöst. Tatsächlich glauben manche Physiker, dass es keine wirkliche Erklärung gibt. Sie meinen, dass wir in einem Universum mit einem so unglaublich unwahrscheinlichen Wert für Vakuumenergie leben, weil jeder größere Wert die Bildung von Galaxien und Strukturen – und uns – im Universum verhindert hätte. Wir wären nicht hier, um Fragen über den Wert der Energie in irgendeinem Universum zu stellen, in dem die kosmologische Konstante einen etwas größeren Wert hätte. Diese Physiker glauben, dass es viele Universen gibt und jedes dieser Universen einen anderen Wert für die dunkle Energie enthält. Von den vielen möglichen Universen bestand nur für diejenigen, in denen Strukturen entstehen konnten, die Möglichkeit, uns zu enthalten. Der Wert der