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

etwas, was noch bemerkenswerter war: Das Universum dehnt sich aus!
    Zu diesem Ergebnis kam Hubble, als er die von ihm gemessenen Entfernungen von Galaxien mit einem Satz von Messungen verglich, die ein anderer amerikanischer Astronom namens Vesto Slipher vorgenommen hatte – er hatte die Spektren des Lichts untersucht, das von diesen Galaxien stammte. Will man verstehen, worum es sich bei diesen Spektren handelt, ist es notwendig, bis an den Anfang der modernen Astronomie zurückzugehen.
    Eine der bedeutendsten Entdeckungen der Astronomie war, dass Sterne und Erde weitgehend aus denselben Stoffen zusammengesetzt sind. Wie so vieles in der modernen Astronomie begann es mit Isaac Newton. 1665 verdunkelte Newton als junger Wissenschaftler seinen Arbeitsraum, indem er den Fensterladen schloss. Ein kleines Loch ließ einen schmalen Streifen Sonnenlicht durch, den er durch ein Prisma leitete. Nun sah er, dass das Sonnenlicht sich in die vertrauten Farben des Regenbogens zerlegt hatte. Er kam zu dem Schluss, dass das weiße Licht der Sonne all diese Farben enthielt, und damit lag er richtig.
    150 Jahre später untersuchte ein anderer Wissenschaftler das zerlegte Licht genauer und entdeckte inmitten der Farben dunkle Banden (Streifen). Er folgerte, dass sie auf Materialien in der äußeren Sonnenatmosphäre zurückzuführen sind, die Licht bestimmter Farben oder Wellenlängen absorbieren. Diese als »Absorptionslinien« bekannt gewordenen Streifen konnte man mit Wellenlängen von Licht in Einklang bringen, von denen man wusste, dass sie von bekannten Stoffen auf der Erde absorbiert wurden – darunter Wasserstoff, Sauerstoff, Eisen, Natrium und Kalzium.
    1868 beobachtete ein weiterer Wissenschaftler zwei neue Absorptionslinien im gelben Anteil des Sonnenspektrums, die keinem bekannten Element der Erde entsprachen. Er entschied, dass sie einem neuen Element zu verdanken sein mussten, das er Helium nannte. Eine Generation später wurde Helium auf der Erde entdeckt.
    Beobachtet man das Spektrum der von anderen Sternen stammenden Strahlung, erhält man ein wichtiges wissenschaftliches Werkzeug zum Verständnis ihrer Zusammensetzung, Temperatur und Entwicklung. Von 1912 an beobachtete Slipher die Spektren des kombinierten Lichts verschiedener Spiralnebel und fand heraus, dass diese Spektren denen von Sternen in der Nähe glichen – abgesehen davon, dass die Wellenlängen der Absorptionslinien alle um den gleichen Betrag verschoben waren.
    Damals verstand man dieses Phänomen als eine Folge des bekannten Doppler-Effekts, benannt nach dem österreichischen Physiker Christian Doppler, der 1842 erklärt hatte, die von einer bewegten Quelle stammenden Wellen würden gedehnt, wenn die Quelle ihren Abstand zum Beobachter vergrößerte, und komprimiert, wenn die Quelle auf ihn zukam. Darin zeigt sich ein Phänomen, das uns allen vertraut ist und das mich gewöhnlich an einen Cartoon von Sidney Harris erinnert. Dort sitzen zwei Cowboys draußen in der Prärie auf ihren Pferden und blicken auf einen entfernten Zug, und einer sagt zum anderen: »Ich liebe es, dieses einsame Heulen der Lokomotive zu hören, wenn die Frequenzgröße sich dank des Doppler-Effekts verändert!« Tatsächlich wird der Ton einer Lokomotivpfeife oder eines Krankenwagens zunehmend höher, wenn Zug oder Krankenwagen näher kommen, und tiefer, wenn sie sich von einem entfernen.
    Wie sich zeigte, tritt dieses Phänomen bei Lichtwellen ebenso auf wie bei Schallwellen, wenn auch aus jeweils ein wenig anderen Gründen. Die von einer sich entfernenden Lichtquelle (entweder aufgrund ihrer lokalen Bewegung im Raum oder wegen der dort wirkenden Expansion des Raums) zu uns kommenden Wellen werden gedehnt, weshalb sie intensiver rot erscheinen als normal, da Rot dem langwelligen Ende des sichtbaren Spektrums entspricht. Wellen von einer näher kommenden Quelle werden dagegen komprimiert und erscheinen nach Blau hin verschoben.
    Wie Slipher 1912 beobachtete, waren die Absorptionslinien des von allen Spiralnebeln kommenden Lichts fast alle systematisch zu längeren Wellenlängen hin verschoben. 7 Er kam zu dem korrekten Schluss, dass die meisten dieser Objekte sich mit beträchtlichen Geschwindigkeiten von uns entfernen.
    Hubble konnte die von ihm beobachteten Entfernungen dieser Galaxien (als die man sie inzwischen erkannt hatte) mit Sliphers Messungen der Geschwindigkeiten