Eine kurze Geschichte der Zeit (German Edition)

soll, daß sich das Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht, wie heute, mit abnehmender, sondern mit zunehmender Geschwindigkeit ausgedehnt hat. Laut Guth wuchs der Radius des Universums in einem winzigen Sekundenbruchteil um das Million-Millionen-Millionen-Millionen-Millionenfache (eine 1 mit 30 Nullen) an.
    Guth meint, der Zustand des Universums sei unmittelbar nach dem Urknall sehr heiß, aber ziemlich chaotisch gewesen. Bei so hohen Temperaturen hätten sich die Teilchen im Universum sehr rasch bewegt und über hohe Energien verfügt. Wie oben dargestellt, wäre bei solchen Temperaturen zu erwarten, daß die starke und die schwache Kernkraft sowie die elektromagnetische Kraft in einer einzigen Kraft vereinigt waren. Mit der Ausdehnung und Abkühlung des Universums verringerte sich die Teilchenenergie. Schließlich fand ein sogenannter Phasenübergang statt, und die Symmetrie zwischen den Kräften wurde gebrochen: Es kam zu einer Scheidung zwischen der starken Wechselwirkung und der schwachen sowie der elektromagnetischen Kraft. Ein alltägliches Beispiel für einen Phasenübergang ist das Gefrieren des Wassers bei Abkühlung. Im flüssigen Zustand ist Wasser symmetrisch – an jedem Punkt und in jeder Richtung gleich. Wenn sich jedoch Eiskristalle bilden, so nehmen sie bestimmte Positionen an und reihen sich in bestimmter Richtung auf. Dieser Prozeß bricht die Symmetrie des Wassers.
    Bei entsprechenden Vorkehrungen kann man Wasser «unterkühlen», das heißt, man kann es auf Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes (0 Grad Celsius) bringen, ohne daß sich Eis bildet. Guth meinte, das Universum könnte sich ähnlich verhalten haben: Die Temperatur fiel unter den kritischen Wert, ohne daß die Symmetrie zwischen den Kräften brach. Wenn Guths Vermutung zutrifft, so hätte sich das Universum dann in einem instabilen Zustand befunden, in dem es mehr Energie besaß, als wenn es zu einem Bruch der Symmetrie gekommen wäre. Es läßt sich nachweisen, daß eine solche Zusatzenergie antigravitativ wirkt: Sie hätte die gleiche Wirkung wie die kosmologische Konstante gehabt, die Einstein in die Allgemeine Relativitätstheorie eingeführt hat, als er versuchte, ein statisches Modell des Universums zu entwickeln. Da nach Guth das Universum – wie im Modell des heißen Urknalls – bereits in Ausdehnung begriffen war, sorgte der Abstoßungseffekt dieser kosmologischen Konstante dafür, daß das Universum mit ständig wachsender Geschwindigkeit expandierte. Selbst in Bereichen mit überdurchschnittlich vielen Materieteilchen wurden die Anziehungskräfte der Materie durch die Abstoßung der effektiven kosmologischen Konstante aufgewogen. Also expandierten auch diese Regionen auf beschleunigte inflationäre Weise. Während sie sich aufblähten und die Teilchen sich immer weiter voneinander entfernten, wies das expandierende Universum kaum noch Teilchen auf und behielt seinen unterkühlten Zustand bei. Alle Unregelmäßigkeiten im Universum wurden durch die Expansionsbewegung geglättet, wie die Falten in einem Luftballon glattgezogen werden, wenn man ihn aufbläst. Der glatte und einheitliche Zustand des Universums hätte sich nach dieser Theorie also aus vielen verschiedenen ungleichförmigen Anfangszuständen entwickeln können.
    In einem solchen Universum, in dem die Expansion durch eine kosmologische Konstante beschleunigt worden wäre, statt durch die Gravitationskräfte der Materie gebremst zu werden, hätte das Licht genügend Zeit gehabt, um von einer Region des frühen Universums in die andere zu gelangen. Dies könnte eine Lösung für das oben angesprochene Problem sein, warum verschiedene Regionen im frühen Universum die gleichen Eigenschaften haben. Ferner würde sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums automatisch der kritischen Geschwindigkeit nähern, die durch die Energiedichte des Universums bestimmt wird. So ließe sich erklären, warum die Expansionsgeschwindigkeit noch immer in solcher Nähe zur kritischen Geschwindigkeit liegt, ohne daß man von der Annahme auszugehen hätte, die ursprüngliche Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums sei mit Bedacht gewählt worden.
    Mit der Inflationstheorie ließe sich auch erklären, warum das Universum soviel Materie enthält. In der Region des Universums, die wir beobachten können, gibt es etwa zehn Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen