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

beispielsweise das von einem geladenen Objekt ausgehende elektrische Feld. Es ist eindeutig real. Man kann die Kraft der statischen Elektrizität im Haar spüren oder beobachten, wie ein Ballon an der Wand haften bleibt. Die Quantentheorie des Elektromagnetismus legt indessen nahe, das statische Feld sei darauf zurückzuführen, dass die an der Erzeugung des Feldes beteiligten Teilchen virtuelle Photonen emittieren, deren Gesamtenergie im Wesentlichen null beträgt. Weil diese virtuellen Teilchen null Energie besitzen, können sie sich durch das Universum ausbreiten, ohne zu verschwinden, und das Feld, das aus der Überlagerung vieler dieser Teilchen herrührt, ist so real, dass man es spüren kann.
    Gelegentlich sind die Bedingungen so, dass reale, massive Teilchen ungestraft aus dem Vakuum des leeren Raums auftauchen können. Beispielsweise kann man zwei geladene Platten einander annähern – sobald das elektrische Feld zwischen ihnen hinreichend stark wird, wird es für ein reales Paar aus einem Teilchen und einem Antiteilchen energetisch vorteilhaft, aus dem Vakuum »aufzutauchen«. Die negative Ladung bewegt sich dann zur positiv geladenen, die positive Ladung zur negativ geladenen Platte. Dadurch wird die Ladung jeder Platte und folglich auch das elektrische Feld verringert, und die daraus resultierende Reduktion der Energie kann größer sein als die Energie, die mit der zur Erzeugung von zwei realen Teilchen erforderlichen Energie der Ruhemasse verbunden ist. Selbstverständlich muss die Feldstärke riesig sein, damit solche Bedingungen überhaupt möglich sind.
    Es gibt einen Ort, an dem starke Felder einer anderen Art ein Phänomen zulassen könnten, das dem eben beschriebenen ähnelt – in diesem Fall jedoch aufgrund der Gravitation. Es war diese Einsicht, die Stephen Hawking 1974 unter Physikern berühmt machte; er zeigte, dass Schwarze Löcher, aus denen – zumindest unter Ausschluss quantenmechanischer Überlegungen – nichts mehr entkommen kann, physikalische Teilchen abstrahlen.
    Es gibt viele verschiedene Ansätze, dieses Phänomen zu verstehen, doch einer davon gleicht auffällig der Situation, die ich oben für elektrische Felder dargestellt habe. Außerhalb des Zentrums Schwarzer Löcher befindet sich der sogenannte Ereignishorizont. Innerhalb dieses Radius kann in klassischer Sicht kein Objekt entkommen, weil die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit übersteigt. Demnach wird sogar das innerhalb dieser Zone emittierte Licht nicht aus dem Ereignishorizont entweichen.
    Stellen wir uns nun ein Paar aus einem Teilchen und einem Antiteilchen vor, das aufgrund von Quantenfluktuationen in diesem Bereich unmittelbar außerhalb des Ereignishorizonts aus dem Vakuum auftaucht. Wenn eines dieser beiden in den Ereignishorizont stürzt, so ist es möglich, dass es durch den Sturz in das Schwarze Loch einen Betrag an Gravitationsenergie verliert, der die Ruhemasse des anderen Teilchens um das Doppelte übersteigt. Das heißt, das Partnerteilchen kann ins Unendliche davonfliegen und beobachtet werden, ohne dass gegen die Energieerhaltung verstoßen würde. Die mit dem abgestrahlten Teilchen verbundene positive Gesamtenergie wird durch den Energieverlust des ins Schwarze Loch fallenden Partnerteilchens mehr als wettgemacht. Deshalb kann das Schwarze Loch Teilchen abstrahlen.
    Die Situation ist jedoch noch interessanter, und zwar genau deshalb, weil die vom abstürzenden Teilchen verlorene Energie größer ist als die mit seiner Ruhemasse verbundene positive Energie. Denn das führt dazu, dass beim Hineinfallen das Gesamtsystem aus Schwarzem Loch und Teilchen weniger Energie enthält als vor dem Absturz des Teilchens! Das Schwarze Loch wird also, wenn das Teilchen hineinstürzt, um einen Betrag leichter , welcher der von dem entweichenden abgestrahlten Teilchen davongetragenen Energie entspricht. Am Ende kann das Schwarze Loch sich vielleicht sogar vollständig in Strahlung auflösen. Über diesen Punkt wissen wir nichts, weil die finalen Stadien der Verdampfung Schwarzer Löcher eine Physik auf so kleinen Entfernungsskalen einschließen, dass die Allgemeine Relativität allein nichts über das Endstadium aussagen kann. Auf diesen Skalen muss die Gravitation als vollständige quantenmechanische Theorie behandelt werden, und unser aktuelles Verständnis der Allgemeinen