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

alles innerhalb unseres gesamten beobachtbaren Universums vor dem Einsetzen der Inflation in einer viel kleineren Region enthalten gewesen, als wir im Rückblick gesehen hätten, wenn keine Inflation stattgefunden hätte. Entscheidend ist, diese wäre so klein gewesen, dass die Zeit für einen Temperaturausgleich über die gesamte Region hinweg ausgereicht hätte, womit sie überall genau die gleiche Temperatur angenommen hätte.
    Mit der Inflation ließ sich noch eine weitere, relativ allgemeine Vorhersage treffen. Pumpt man einen Ballon immer größer auf, wird die Krümmung seiner Oberfläche zunehmend kleiner. Ähnliches geschieht auch bei einem Universum, das sich exponentiell ausdehnt, was während der – von einer konstanten und großen Energie des falschen Vakuums angetriebenen – Inflation geschehen kann. Wenn die Inflation aufhört (was das Horizontproblem löst), wird die Krümmung des Universums (falls sie am Anfang ungleich null ist) tatsächlich auf einen so absurd kleinen Wert getrieben, dass das Universum selbst heute letztlich flach erscheint, wenn man es genau misst.
    Inflation ist die einzige derzeit brauchbare Erklärung für die Homogenität wie auch für die Flachheit des Universums. Sie beruht auf möglichen fundamentalen und berechenbaren mikroskopischen Theorien der Teilchen und ihrer Wechselwirkungen. Doch darüber hinaus wird durch die Inflation eine weitere, vielleicht noch bemerkenswertere Voraussage möglich. Wie schon angesprochen, implizieren die Gesetze der Quantenmechanik auf sehr kleinen Skalen für sehr kurze Zeitabschnitte, dass der leere Raum als ein siedendes, blubberndes Gebräu virtueller Teilchen und Felder erscheinen kann, dessen Größe heftig fluktuiert. Diese »Quantenfluktuationen« sind möglicherweise wichtig, wenn die Natur von Protonen und Atomen bestimmt werden soll, aber auf größeren Skalen sind sie gewöhnlich unsichtbar. Das ist einer der Gründe, weshalb sie uns so unnatürlich vorkommen.
    Während der Inflation können diese Quantenfluktuationen jedoch festlegen, wann ansonsten unterschiedliche kleine Raumregionen ihre Periode der exponentiellen Expansion beenden. Wenn verschiedene Regionen zu (mikroskopisch) geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten aufhören, sich inflationär auszudehnen, ergibt sich in jeder dieser verschiedenen Zonen eine geringfügig andere Dichte von Materie und Strahlung, sobald die Energie des falschen Vakuums als Wärmeenergie freigesetzt wird.
    Es zeigt sich, dass das Muster der nach der Inflation erscheinenden Dichtefluktuationen – die, wie ich betonen sollte, aus den Quantenfluktuationen im ansonsten leeren Raum hervorgehen – auf großen Skalen genau mit dem beobachteten Muster kalter und heißer Zonen in der Kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung übereinstimmt. Zwar ist Übereinstimmung selbstverständlich kein Beweis, doch unter Kosmologen wächst die Ansicht, dass etwas, das watschelt wie eine Ente, aussieht wie eine Ente und quakt wie eine Ente, wahrscheinlich auch eine Ente ist. Und wenn die Inflation tatsächlich verantwortlich ist für all die kleinen Fluktuationen in der Dichte von Materie und Strahlung, aus denen später der gravitative Kollaps der Materie zu Galaxien und Sternen und Planeten und Menschen hervorgeht, dann darf man mit Recht sagen, dass wir heute alle aufgrund von Quantenfluktuationen in einem Medium existieren, das seinem Wesen nach Nichts ist.
    Das ist so bemerkenswert, dass ich es noch einmal hervorheben möchte. Quantenfluktuationen, die ansonsten völlig unsichtbar geblieben wären, frieren aufgrund der Inflation ein und tauchen danach als Dichtefluktuationen auf, die alles hervorbringen, was wir sehen können! Wenn wir alle Sternenstaub sind, wie ich geschrieben habe, so trifft es auch zu, dass wir alle buchstäblich aus einem Quanten-Nichts hervorgegangen sind.
    Das widerspricht der Intuition so sehr, dass es einem fast wie Zauberei vorkommen mag. Doch unter all diesen geschickten Spielereien mit der Inflation gibt es zumindest eine, die als besonders beunruhigend erscheinen könnte. Wo kommt all diese Energie überhaupt her? Wie kann eine mikroskopisch kleine Region heute in einer Region vom Format eines Universums aufgehen, die so viel Materie und Strahlung enthält, dass damit alles für uns Sichtbare zu erklären ist?
    Allgemeiner lautet