Ein Universum aus Nichts
vorhergesagt , dass das Universum nicht statisch sein konnte. Doch das unterließ er. Stattdessen konnte er, wie er erkannte, an seiner Theorie eine kleine Änderung vornehmen – eine, die vollkommen mit den mathematischen Argumenten übereinstimmte, die ihn anfangs dazu gebracht hatten, die Allgemeine Relativität auszuarbeiten, und die aussah, als könne sie ein statisches Universum erlauben.
Auch wenn die Details in Einsteins Gleichungen der Allgemeinen Relativität komplex sind, ist ihre allgemeine Struktur relativ unkompliziert. Die linke Seite der Gleichungen beschreibt die Krümmung des Universums und damit die Gravitationskräfte, die auf Materie und Strahlung wirken. Diese werden bestimmt durch die Größe auf der rechten Seite der Gleichung, die die Gesamtdichte aller Arten von Energie und Materie innerhalb des Universums wiedergibt.
Durch Addition einer kleinen zusätzlichen Konstante auf der linken Seite der Gleichung wurde, wie Einstein erkannte, eine kleine zusätzliche, konstant abstoßende Kraft eingeführt, die den gesamten Raum durchdringt und der normalen, mit dem Quadrat der Entfernung abnehmenden Anziehung zwischen fernen Objekten entgegenwirkt. Wenn diese zusätzliche Kraft hinreichend klein war, würde sie in menschlichen Maßstäben oder sogar in der Größenordnung unseres Sonnensystems, in dem die Gültigkeit von Newtons Gravitationsgesetz so wunderbar zu beobachten war, möglicherweise nicht nachzuweisen sein. Weil sie aber durch den gesamten Raum als Konstante wirkt, so Einsteins Überlegung, konnte sie sich im Maßstab unserer Milchstraße immer weiter aufbauen und so groß werden, dass sie die Anziehungskräfte zwischen sehr weit voneinander entfernten Objekten aufhob. Daraus schloss er, dass dadurch im größten Maßstab ein statisches Universum herauskommen konnte.
Einstein bezeichnete diesen zusätzlichen Ausdruck in seiner Gleichung als kosmologischen Term . Weil es sich dabei einfach um die Addition einer Konstanten zu den Gleichungen handelt, ist es inzwischen üblich, diesen Term als kosmologische Konstante zu bezeichnen.
Als Einstein erkannte, dass das Universum sich ausdehnt, verwarf er diesen Term. Es heißt, er habe die Entscheidung, ihn in seine Gleichungen einzufügen, als seine größte Eselei bezeichnet.
Die Konstante loszuwerden ist jedoch nicht gerade einfach. Es ähnelt dem Versuch, Zahnpasta in die Tube zurückzubekommen, nachdem man sie herausgedrückt hat. Denn mittlerweile verfügen wir über ein vollkommen anderes Bild der kosmologischen Konstante – hätte Einstein den Term nicht eingeführt, wäre er in den folgenden Jahren von jemand anderem eingebracht worden.
Einsteins Term von der linken auf die rechte Seite seiner Gleichungen zu bringen ist für einen Mathematiker ein kleiner Schritt, für einen Physiker jedoch ein gewaltiger Sprung. Aber auch wenn es mathematisch alltäglich sein mag – sobald der Term auf der rechten Seite ist, wo sich alle Terme befinden, die zur Energie des Universums beitragen, steht er physikalisch gesehen für etwas völlig anderes, nämlich für einen weiteren Beitrag zur Gesamtenergie. Aber welche Art von Substanz könnte einen solchen Term einführen?
Die Antwort: Nichts .
Mit Nichts meine ich nicht nichts, sondern vielmehr die Abwesenheit von Materie, jenes Nichts, das wir normalerweise leeren Raum nennen. Das heißt, wenn ich einen Bereich des Weltalls nehme und alles entferne, was darin ist, Staub, Gas, Menschen und sogar die dort durchgehende Strahlung, also alles , was dieser Bereich enthalten mag: Wenn dieser verbleibende leere Raum etwas wiegt , dann würde das der Existenz eines kosmologischen Terms von der Art entsprechen, wie Einstein ihn erfunden hat.
Das lässt Einsteins kosmologische Konstante nur noch verrückter erscheinen! Denn jeder Viertklässler wird einem sagen, wie viel Energie in nichts enthalten ist, selbst wenn er keine Ahnung hat, was Energie überhaupt ist. Die Antwort muss »nichts« lauten.
Doch leider haben die meisten Viertklässler keine Quantenmechanik belegt oder Relativität studiert. Denn wenn wir die Ergebnisse von Einsteins Spezieller Relativitätstheorie ins Quantenuniversum einführen, wird der leere Raum noch seltsamer als zuvor. Tatsächlich wird er so merkwürdig, dass sogar die Physiker, die dieses neue Verhalten als Erste entdeckten und analysierten, nur mit Mühe glauben konnten, dass in der realen Welt so etwas existieren kann.
Es war der brillante und wortkarge
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