Hawkings Kosmos einfach erklaert

1973 mit Barry Collins im Astrophysical Journal publizierten Artikel hat er die Frage, warum das Universum trotzdem flach sein sollte, so zu beantworten versucht: „Weil wir hier sind.“ Diese auf den ersten Blick kuriose Antwort – ein im darauffolgenden Jahr als „Anthropisches Prinzip“ bezeichnetes Argument (dazu später mehr) – bedeutet: Wenn das Universum nicht so gleichförmig wäre, gäbe es uns gar nicht, weil es längst wieder in sich zusammengestürzt wäre oder so schnell hätte auseinanderfliegen müssen, dass sich aus der rasch verdünnten Urmaterie keine Sterne und Planeten hätten bilden können.
    Dieses Argument ist zwar richtig, aber zugleich unbefriedigend, weil es streng genommen nichts erklärt. Eine definitive Antwort gibt es bis heute nicht. Aber eine Periode der exponentiellen Expansion des Weltraums könnte dessen Flachheit zwanglos verständlich machen und setzt nicht einmal voraus, dass der euklidische Grenzfall von Anfang an zutraf oder heute exakt zutrifft. Und genau diese rasante Ausdehnung wird vom Szenario der Kosmischen Inflation auch postuliert (dazu gleich mehr, ab hier ).
› Quantentheorie in Kürze
    Albert Einstein hat nicht nur die Relativitätstheorie geschaffen, sondern auch wesentliche Beiträge zur Quantentheorie geleistet (und dafür sogar seinen Physik-Nobelpreis erhalten). Er und einige andere Physiker wie Max Planck, Niels Bohr, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Max Born, Pascual Jordan, Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger, Paul Dirac und John von Neumann revolutionierten zwischen 1899 und 1932 die Physik tiefgreifend.
    Der Determinismus (kausale „Vorherbestimmtheit“) der klassischen Physik, einschließlich der Relativitätstheorie, scheint auf kleinen Skalen von Raum und Zeit nicht mehr zu gelten. Ihn unterlaufen Zufallsereignisse („Quantensprünge“, „Quantenfluktuationen“) und eine prinzipielle Unschärfe der Quantenwelt. Das bedeutet auch eine unhintergehbare Grenze der Messgenauigkeit. So besagt die von Werner Heisenberg 1927 entdeckte und inzwischen experimentell längst glänzend bestätigte Unschärferelation, dass manche physikalischen Größenpaare nicht gleichzeitig beliebig genau gemessen werden können – oder von Natur aus niemals genau bestimmt sind (Grafik unten). Ein solches „unscharfes“ Größenpaar ist Impuls (Masse mal Geschwindigkeit) und Ort. Will man also die Geschwindigkeit eines Teilchens präzise feststellen, wird seine Position zwangsläufig sehr unbestimmt. Ein anderes „unscharfes“ Größenpaar bilden Heisenberg zufolge Energie und Zeit.
    Unhintergehbare Unschärfe: Gemäß der von Werner Heisenberg entdeckten Unbestimmtheits- oder Unschärferelation lassen sich bestimmte physikalische Eigenschaften in der Quantenwelt nicht beliebig präzise messen – und sind auch in der Natur nicht genau festgelegt. Das gilt zum Beispiel für den Ort eines Teilchens und seine Geschwindigkeit (genauer: seinen Impuls, das Produkt von Masse und Geschwindigkeit).
    Außerdem sind die Zustände von Materie und Energie nicht kontinuierlich variabel, sondern quantisiert, das heißt diskret, portioniert und körnig. So gibt es kleinste Einheiten der Strahlung, die Photonen („Lichtteilchen“); und durch sie können Atome Energie nur „schrittweise“ aufnehmen oder abgeben.
    Welle contra Teilchen: Passiert ein Partikel, egal ob Licht oder Materie, einen Spalt, dann hinterlässt es dahinter auf einem Schirm oder im Detektor ein Signal (1 und 2). Sind beide Spalten offen, kommt es jedoch zu einer Überlagerung (Interferenz) wie bei Wellen (gemessene Situation im Teilbild 4 im Gegensatz zum nie beobachteten Muster in 3). Das ist selbst dann der Fall, wenn die – vermeintlichen? – Teilchen „Stück für Stück“ auf den Doppelspalt geschossen werden. Wieso diese Interferenz oder Superposition entsteht, ist rätselhaft.
    Mehr noch: Sowohl Materie als auch Energie zeigen, je nach Experiment, entweder Teilchen- oder Welleneigenschaften. Besonders bizarr macht sich das beim Doppelspalt-Versuch bemerkbar (Grafik oben). Hier kommt es zu Interferenzen und gespenstischen Überlagerungszuständen. Daraus folgern viele – aber keineswegs alle – Physiker, darunter auch Stephen Hawking und seine Kollegen, dass die Welt in Wirklichkeit eine