Ein Universum aus Nichts - ... und warum da trotzdem etwas ist

direkte Bestimmung der gesamten Materiemenge im Universum entstammte den schönen Schlussfolgerungen aus den bereits dargestellten Messungen mit Gravitationslinsen, die mit anderen Beobachtungen der Röntgenemissionen aus Clustern kombiniert wurden. Unabhängige Schätzungen der Gesamtmasse von Clustern sind möglich, weil die Temperatur der die Röntgenstrahlung erzeugenden Gase im Cluster mit der Gesamtmasse des Systems zusammenhängt, in dem sie emittiert werden. Die Ergebnisse waren eine Überraschung und für viele von uns Wissenschaftlern, wie schon angedeutet, eine Enttäuschung. Denn als der Staub sich sowohl buchstäblich als auch metaphorisch gelegt hatte, stellte man fest, dass die Gesamtmasse innerhalb von Galaxien und Clustern samt ihrer Umgebung nur etwa 30 Prozent der Gesamtmasse ausmacht, die heute erforderlich wäre, um zu einem flachen Universum zu gelangen. 15
    Einstein hätte sich gewundert, dass seine »kleine Veröffentlichung« letztlich alles andere als nutzlos war. Sein kleiner Schritt in die Welt des gekrümmten Raums hat sich am Ende in einen großen Sprung verwandelt. Denn er wurde ergänzt durch bemerkenswerte neue Werkzeuge für Experimente und Beobachtungen, die neue Fenster in den Kosmos öffneten. Dazu kamen neue theoretische Entwicklungen, die Einstein erstaunt und entzückt hätten, sowie die Entdeckung der Dunklen Materie, die wahrscheinlich seinen Blutdruck in die Höhe getrieben hätte. Anfang der 1990er Jahre schien es, als hätte man den Heiligen Gral der Kosmologie gefunden. Beobachtungen hatten ergeben, dass wir in einem offenen Universum leben, also einem, das sich für immer ausdehnen würde. Aber hatten sie das wirklich?
    10 Statt der Interaktionen der Atomkerne, die bei der Bestimmung des Überflusses von Elementen eine Rolle spielen.
    11 Heutzutage glauben die meisten Menschen, der Grund für seine Berühmtheit sei die 15 Jahre zuvor formulierte Gleichung E = mc 2 , doch das ist nicht richtig.
    12 Womit er indirekt auch Einstein herabsetzte, weil dieser den möglichen Linseneffekt durch Galaxien statt durch Sterne nicht erkannt hatte.
    13 Die Bell Laboratories konnten auf eine ebenso noble wie durch Nobelpreise geadelte Tradition großer Wissenschaft zurückblicken – von der Erfindung des Transistors bis zur Entdeckung der Kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung.
    14 In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass der Gravitationslinseneffekt ein Ergebnis der lokalen Krümmung des Raums um massive Objekte ist. Ob das Universum flach ist, hängt mit der globalen durchschnittlichen Krümmung des Raums zusammen, bei der die lokalen Verzerrungen um massive Objekte nicht berücksichtigt sind.
    15 Man beachte, dass dies mehr als das 40-Fache der Masse ist, die durch sichtbare Materie erklärt werden kann, welche demnach weniger als 1 Prozent der für ein flaches Universum erforderlichen Masse ausmacht.

3. Kapitel
    Licht vom Anfang der Zeit
    Wie es war im Anfang, jetzt und immerdar, und von Ewigkeit zu Ewigkeit.
    Gloria Patri
    Der Versuch, die eindeutige Krümmung des Universums zu bestimmen, indem wir die darin enthaltene Gesamtmasse messen und uns dann mithilfe der Gleichungen der Allgemeinen Relativität dahin zurückarbeiten, stößt, wenn wir darüber nachdenken, auf gewaltige Probleme. Unausweichlich müssen wir uns fragen, ob Materie auf eine Weise verborgen ist, die wir nicht aufdecken können. So lässt sich die Existenz von Materie innerhalb dieser Systeme beispielsweise nur mittels der schwerkraftbedingten Dynamik sichtbarer Systeme wie Galaxien und Galaxienhaufen erforschen. Würde eine signifikante Masse irgendwie an anderen Orten existieren, so entginge sie uns. Viel besser wäre es, die Geometrie des gesamten sichtbaren Universums direkt zu messen.
    Wie aber lässt sich die dreidimensionale Geometrie des gesamten Universums überhaupt messen? Leichter ist es, mit einer schlichteren Frage zu beginnen: Wie würden wir feststellen, ob ein zweidimensionales Objekt wie die Erdoberfläche gekrümmt ist, wenn wir nicht rund um die Erde wandern könnten oder nicht in der Lage wären, uns in einem Satelliten über sie zu erheben und hinabzuschauen?
    Als Erstes könnten wir einen Gymnasiasten nach der Winkelsumme im Dreieck fragen. 16 Wir würden hören, es sind 180 Grad, weil der Schüler ohne Zweifel die euklidische Geometrie erlernt hat