Eine kurze Geschichte der Zeit (German Edition)

sich rechtsherum dreht, ist eines, das sich linksherum dreht). Symmetrie T besagt, daß das System in einen Zustand zurückkehrt, den es zu einem früheren Zeitpunkt eingenommen hat, wenn man die Bewegungsrichtung aller Teilchen und Antiteilchen umkehrt; mit anderen Worten: Die Gesetze sind für Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Zeit gleich.
    1956 kamen die beiden amerikanischen Physiker Tsung-Dao Lee und Chen Ning Yang zu dem Schluß, daß die schwache Wechselwirkung der Symmetrie P nicht gehorcht. Danach würde die schwache Kraft für unterschiedliche Entwicklungen im Universum und im Spiegelbild des Universums sorgen. Im selben Jahr bewies ihre Kollegin Chien-Shiung Wu die Richtigkeit ihrer Vorhersage. Sie reihte die Kerne radioaktiver Atome in einem magnetischen Feld auf, so daß sie sich alle in gleicher Richtung drehten, und zeigte, daß die Elektronen häufiger in die eine als in die andere Richtung abgegeben wurden. Im folgenden Jahr erhielten Lee und Yang für ihre Idee den Nobelpreis. Es stellte sich außerdem heraus, daß die schwache Kraft auch der Symmetrie C nicht gehorcht, das heißt, unter ihrem Einfluß verhielte sich ein Universum aus Antiteilchen anders als unser Universum. Trotzdem schien es, als folgte die schwache Kraft der kombinierten Symmetrie CP. Mit anderen Worten: Das Universum würde sich genauso entwickeln wie sein Spiegelbild, wenn zusätzlich jedes Teilchen mit seinem Antiteilchen ausgetauscht würde! Doch 1964 entdeckten die Amerikaner J. W. Cronin und Val Fitch, daß auch die Symmetrie CP beim Zerfall bestimmter Teilchen, der sogenannten K-Mesonen, nicht gilt. Erst 1980 erhielten Cronin und Fitch den Nobelpreis für diese Entdeckung. (Viele Preise sind für den Nachweis verliehen worden, daß das Universum nicht so einfach ist, wie wir es uns einst gedacht haben!)
    Nach einem mathematischen Theorem muß jede Theorie, die Quantenmechanik und Relativität gehorcht, immer auch der kombinierten Symmetrie CPT gehorchen. Das Verhalten des Universums bliebe also gleich, wenn man Teilchen durch Antiteilchen ersetzte, das Spiegelbild nähme und überdies die Zeitrichtung umkehrte. Cronin und Fitch haben aber gezeigt, daß sich das Universum nicht gleich verhält, wenn man Teilchen durch Antiteilchen ersetzt und das Spiegelbild nimmt, die Zeitrichtung hingegen beibehält. Die physikalischen Gesetze müssen sich also verändern, wenn man die Zeitrichtung umkehrt – sie gehorchen der Symmetrie T nicht.
    Mit Sicherheit hat das frühe Universum nicht der Symmetrie T gehorcht: Mit fortschreitender Zeit expandiert das Universum – liefe die Zeit rückwärts, zöge sich das Universum zusammen. Und aus der Tatsache, daß es Kräfte gibt, die nicht der Symmetrie T gehorchen, folgt, daß diese Kräfte während der Expansion des Universums mehr Antielektronen veranlassen könnten, sich in Quarks zu verwandeln, als Elektronen, sich in Antiquarks zu verwandeln. Mit der Ausdehnung und Abkühlung des Universums hätten sich die Antiquarks und Quarks gegenseitig vernichtet. Aber da es mehr Quarks als Antiquarks gab, blieb ein kleiner Überschuß von Quarks erhalten. Aus ihnen besteht die Materie, die wir heute sehen, und aus ihnen bestehen wir selbst. So läßt sich unsere eigene Existenz als eine Bestätigung der Großen Vereinheitlichten Theorien verstehen, wenn auch nur in qualitativer Form. Infolge der Ungewißheiten läßt sich nicht vorhersagen, wie viele Quarks nach dem Annihilationsprozeß übrigbleiben, ja noch nicht einmal, ob Quarks oder Antiquarks übriggeblieben sind. (Wäre es ein Überschuß an Antiquarks gewesen, hätten wir allerdings die Antiquarks einfach als Quarks bezeichnet und die Quarks als Antiquarks.)
    Die Großen Vereinheitlichten Theorien beziehen nicht die Gravitation ein. Das fällt auch nicht so schwer ins Gewicht, weil sie eine so schwache Kraft ist, daß ihre Wirkung gewöhnlich vernachlässigt werden kann, wenn es um Elementarteilchen oder Atome geht. Da sie aber sowohl über große Abstände als auch stetig anziehend wirkt, summieren sich ihre Effekte. Bei einer hinreichend großen Zahl von Materieteilchen können deshalb die Gravitationskräfte die Oberhand über alle anderen Kräfte gewinnen. Aus diesem Grund bestimmt die Gravitation die Entwicklung des Universums. Selbst bei Objekten von der Größe eines Sterns können die Anziehungskräfte der Gravitation alle anderen Kräfte überwiegen und seinen Kollaps herbeiführen. Meine Arbeit in den siebziger Jahren