Eine kurze Geschichte der Zeit (German Edition)

diese sich überall in mehr oder minder gleicher Anzahl. So wirkt das Universum im großen und ganzen nach jeder Richtung hin gleich, wenn man es, bezogen auf die Entfernungen zwischen Galaxien, im großen Maßstab betrachtet und die Unterschiede außer acht läßt, die sich in kleinerem Maßstab zeigen. Lange Zeit hielt man dies für eine hinreichende Rechtfertigung der Friedmannschen Annahme und ließ sie als grobe Annäherung gelten. Doch vor kurzem hat ein glücklicher Zufall offenbart, daß sie in Wahrheit eine bemerkenswert genaue Beschreibung des Universums liefert.
    1965 waren die beiden amerikanischen Physiker Arno Penzias und Robert Wilson in den Bell Telephone Laboratories (New Jersey) damit beschäftigt, einen sehr empfindlichen Mikrowellendetektor zu testen. (Mikrowellen gleichen Lichtwellen, nur haben sie eine niedrigere Frequenz, in der Größenordnung von zehn Milliarden Wellen pro Sekunde.) Eine lästige Störung widersetzte sich all ihren Bemühungen, sie zu beheben: Das Rauschen, das ihr Detektor empfing, war stärker, als es sein sollte, und es schien nicht aus einer bestimmten Richtung zu kommen. Ihre Suche nach der Fehlerquelle – zum Beispiel entdeckten sie Vogelexkremente auf dem Gerät – blieb ohne Ergebnis. Bald waren alle denkbaren Möglichkeiten ausgeschlossen. Wilson und Penzias wußten, daß jedes Geräusch aus der Atmosphäre stärker sein mußte, wenn der Detektor nicht direkt nach oben zeigte, weil Lichtstrahlen einen sehr viel längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen, wenn sie aus einer Richtung nahe des Horizontes statt direkt von oben empfangen werden. Das Rauschen veränderte sich jedoch nicht, ganz gleich, in welche Richtung der Detektor zeigte. Es mußte also von außerhalb der Atmosphäre kommen. Es war Tag und Nacht das ganze Jahr hindurch gleich, obwohl die Erde sich doch um ihre Achse dreht und die Sonne umkreist. Also mußte die Strahlung von jenseits des Sonnensystems und sogar von jenseits unserer Galaxis kommen, denn sonst hätte sie sich entsprechend dem stetigen Richtungswechsel verändert, dem der Detektor durch die Erdbewegung unterworfen war. Wir wissen heute, daß die Strahlung den größten Teil des beobachtbaren Universums durchquert haben muß, bevor sie zu uns gelangt, und da sie in den verschiedensten Richtungen gleich zu sein scheint, muß das Universum folglich – zumindest in großem Maßstab – nach jeder Richtung hin gleich sein. Darüber hinaus wissen wir, daß sich dieses Rauschen bei einem Richtungswechsel nie um mehr als einen winzigen Bruchteil verändert. Penzias und Wilson stießen also unabsichtlich auf ein Phänomen, das die erste Friedmannsche Annahme exakt bestätigt. Doch da das Universum nicht in jeder Richtung genau gleich ist, sondern nur allgemein und großräumig betrachtet, können auch die Mikrowellen nicht in jeder Richtung exakt gleich sein. Zwischen verschiedenen Richtungen müssen sich leichte Abweichungen zeigen. 1992 wurden sie erstmals vom Satelliten Cosmic Background Explorer, COBE, entdeckt. Zwar weisen sie nur eine Größenordnung von eins zu hunderttausend auf, doch sind sie, wie wir in Kapitel 8 sehen werden, trotz ihrer Geringfügigkeit von großer Bedeutung.
    Ungefähr zur gleichen Zeit, als Penzias und Wilson das Rauschen in ihrem Detektor untersuchten, begannen sich Bob Dicke und Jim Peebles, zwei amerikanische Physiker an der nahe gelegenen Princeton University, für Mikrowellen zu interessieren. Ausgangspunkt ihrer Arbeit war eine Hypothese von George Gamov (einem ehemaligen Schüler Alexander Friedmanns), nach der das frühe Universum sehr dicht und sehr heiß – weißglühend – gewesen sei. Dicke und Peebles meinten, wir müßten diese Glut der frühen Welt noch sehen können, weil das Licht sehr ferner Teile des frühen Universums uns erst jetzt erreiche. Infolge der Expansion des Alls sei dieses Licht aber so stark rotverschoben, daß es als Mikrowellenstrahlung bei uns eintreffe. Sie machten sich auf die Suche nach dieser Strahlung. Als Penzias und Wilson von dem Projekt ihrer beiden Kollegen erfuhren, fiel es ihnen wie Schuppen von den Augen: Die Strahlung war bereits entdeckt – und sie selbst waren die Entdecker! Dafür erhielten sie 1978 den Nobelpreis (was Dicke und Peebles gegenüber ein bißchen ungerecht erscheint, von Gamov ganz zu schweigen).
    All diese Indizien sprechen dafür, daß das Universum aus jeder Blickrichtung, die wir wählen, gleich aussieht, und legen uns auf den