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

zunehmend mehr Energie tragen, spontan aus dem Nichts erscheinen können, solange sie anschließend in immer kürzeren Zeitabschnitten wieder verschwinden. Im Prinzip können Teilchen also fast unendlich große Energie tragen, sofern sie in fast unendlich kurzen Zeitabschnitten wieder verschwinden.
    Die Gesetze der Physik, wie wir sie verstehen, gelten jedoch nur für Entfernungen und Zeitabschnitte, die einen bestimmten Wert übersteigen. Dieser hat mit der Skala zu tun, auf der wir die Effekte der Quantenmechanik betrachten müssen, wenn wir die Schwerkraft (und ihre entsprechenden Auswirkungen auf die Raumzeit) verstehen wollen. Solange wir nicht über eine Theorie der sogenannten Quantengravitation verfügen, können wir keinen Extrapolationen trauen, die über diese Grenzen hinausgehen.
    Somit bleibt zu hoffen, dass die neue, mit der Quantengravitation verbundene Physik irgendwie imstande sein wird, die Effekte jener virtuellen Teilchen abzutrennen, deren Lebensdauer kürzer ist als die sogenannte Planck-Zeit. Sehen wir uns dann nur die kumulativen Effekte der virtuellen Teilchen an, deren Energien gleich oder kleiner sind als die Energie, die bei dieser zeitweiligen Abtrennung zulässig ist, erhalten wir einen endlichen Schätzwert für die Energie, die virtuelle Teilchen zum Nichts beitragen.
    Doch damit haben wir ein Problem. Wie sich zeigt, ist dieser geschätzte Wert ungefähr 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000-mal größer als die Energie, die mit der gesamten bekannten Materie im Universum einschließlich der Dunklen Materie verbunden ist!
    Falls die Berechnung der Abstände zwischen atomaren Energieniveaus einschließlich der virtuellen Teilchen die beste Berechnung der gesamten Physik ist, so ist diese Schätzung der Energie des Raums – 120 Größenordnungen größer als die Energie aller anderen Bestandteile des Universums – zweifellos die schlechteste! Wäre die Energie des leeren Raums auch nur annähernd so groß, würde das eine abstoßende Kraft induzieren, 25 die ausreichte, die Erde heute explodieren zu lassen. Entscheidend ist aber: In der Frühzeit wäre diese Energie so groß gewesen, dass alles, was wir heute im Universum sehen, schon in einem Bruchteil der ersten Sekunde des Big Bang blitzartig auseinandergetrieben worden wäre. Es hätten niemals Strukturen, Sterne, Planeten und Menschen entstehen können.
    Dieses Problem, das man angemessen als Problem der kosmologischen Konstante bezeichnet, war schon einige Zeit bevor ich studierte in der Welt – es war der russische Kosmologe Jakow Seldowitsch, der es um 1967 als Erster formulierte. Es ist bis heute nicht gelöst und vielleicht das tiefste ungelöste Grundsatzproblem der heutigen Physik.
    Ungeachtet der Tatsache, dass wir seit mehr als 40 Jahren keine Ahnung haben, wie das Problem zu lösen sein könnte, wussten wir als theoretische Physiker, wie die Antwort lauten musste. Wie der erwähnte Viertklässler, der vermutet hätte, dass die Energie des leeren Raums null betragen müsse, glaubten auch wir, dass eine noch abzuleitende Theorie erklären würde, wie die Effekte der virtuellen Teilchen einander aufhoben, was den leeren Raum mit einer Energie von exakt null übrig ließe. Oder nichts. Oder vielmehr das Nichts.
    Unsere Überlegungen waren besser als die des Viertklässlers, zumindest glaubten wir das. Wir mussten die Größenordnung der Energie des leeren Raums von dem wahrhaft ungeheuren Wert, den die naive Schätzung erwarten ließ, auf einen Wert reduzieren, der mit den von der Beobachtung zugelassenen Obergrenzen übereinstimmte. Wir benötigten demnach irgendeine Möglichkeit, von einer sehr großen positiven Zahl eine sehr große negative Zahl abzuziehen, sodass die beiden sich bis auf 120 Dezimalstellen aufhoben, damit an der 121. Dezimalstelle etwas übrig blieb, was ungleich null war! In der Wissenschaft gibt es jedoch keinen Präzedenzfall, bei dem zwei große Zahlen einander mit derart großer Präzision aufheben, dass nur eine Winzigkeit zurückbleibt.
    Null ist dagegen eine leicht darzustellende Zahl. Aufgrund von Symmetrien der Natur können wir oft zeigen, dass es exakt gleiche, entgegengesetzte Beiträge gibt, die aus verschiedenen Teilen