Hawkings Kosmos einfach erklaert

auslöste, woher die Elementarteilchen kamen und wodurch der Weltraum so groß wurde. Eigentlich handelt die Urknall-Theorie gar nicht vom Urknall selbst, sondern von seinen Folgen. Ob mit dem Urknall Raum und Zeit erst entstanden sind, bleibt ebenfalls unklar. Im Rahmen der Relativitätstheorie ist das wahrscheinlich der Fall, wie Hawking zeigte (mehr dazu im nächsten Kapitel); doch das letzte Wort dazu wird, wenn überhaupt, erst mit einer Theorie der Quantengravitation gesagt werden können.
    Unabhängig davon gibt es noch weitere Schwierigkeiten, die bereits in den 1960er- und 1970er-Jahren offenkundig wurden. So hat Hawking 1973 auf die außerordentlich unwahrscheinliche „Flachheit“ des Weltraums hingewiesen, also die Tatsache, dass er auf großen Skalen nicht oder fast nicht gekrümmt ist. Dieses Problem kann aber, wie viele weitere, mit einem überraschenden Schlag gelöst werden: durch das Szenario der Kosmischen Inflation ( siehe Tabelle Prima Paradigma ).
    Diese Inflation (von lateinisch „inflare“ für „aufblähen“) hat nichts mit der Geldentwertung zu tun, wie sie durch politisches und ökonomisches Versagen zustande kommt. Im Gegenteil: Die Natur soll damit alles aus fast nichts erzeugt haben – und das quasi kostenlos (also ohne den Satz von der Erhaltung der Energie zu verletzen).
    Durch die Kosmische Inflation hat sich der Weltraum in einem Sekundenbruchteil gigantisch aufgebläht. Wie lange diese rasante Ausdehnung währte, ist unklar und von Modell zu Modell verschieden. (Ein populärer Wert: In 10 -30 Sekunden expandierte das junge All um das 10 30 -fache – das ist so, als würde sich eine ein Zentimeter große Münze auf das Zehnmillionenfache der Milchstraße vergrößern.) Fest steht, dass die Inflation mindestens 50 bis 60 Verdopplungen des Volumens erzeugte, denn sonst hätte das All heute nicht die Eigenschaften, die die Beobachtungen zeigen: beispielsweise die großräumige Gleichförmigkeit seiner Materieverteilung und die „flache“ Geometrie.
    Obwohl die Inflation also auf den ersten Blick gleich zwei Naturgesetze zu verletzen scheint, ist das nicht der Fall:
    â€º  Das Prinzip von der Erhaltung der Energie verbietet die Entstehung von Masse aus dem Nichts. Doch es gibt eine Art Schlupfloch in Form von negativer Energie. Dazu gehört die Energie des Gravitationsfelds. Erscheint mehr positive Energie – für Masse –, wenn ein Raumbereich sich mit konstanter Dichte ausdehnt, dann bildet sich zugleich auch mehr negative Energie im Gravitationsfeld, das diese Region ausfüllt. Die Energie der Schwerkraft und Materie gleichen sich gerade aus, die Gesamtenergie bleibt also erhalten. Dies geschieht nicht bei der normalen Ausdehnung des Universums, weil hier die Dichte der Materieenergie geringer wird, wohl aber bei der inflationären Expansion, weil die Energiedichte in diesem Zustand konstant bleibt.
    â€º  Gemäß der Relativitätstheorie kann sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Aber dies gilt nur für gewöhnliche Teilchen im Raum. Bei der Inflation ist es jedoch der Raum selbst, der sich überlichtschnell ausdehnt. Und das lässt sich mit der Relativitätstheorie nicht nur vereinbaren, sondern auch erklären.
    Was genau die Inflation antrieb (und stoppte), ist bis heute unklar. Der Einfachheit halber wird ein physikalischer Grundzustand namens „falsches Vakuum“ angenommen. Es wurde von einem Energiefeld namens Inflaton beherrscht (oder mehreren), bis dieses in einem sogenannten Symmetriebruch spontan zerfiel und das „echte Vakuum“ entstand, also ein neuer Zustand, in dem sich unser Universum seitdem befindet. Das klingt exotischer als es ist. Denn ähnliche „Phasenübergänge“ gab es nachweislich auch später noch, bei der Aufspaltung der Naturkräfte, und sie sind in der Elementarteilchenphysik recht gut verstanden. Ob das Inflaton oder ein vergleichbarer Mechanismus wirklich existierte, ist allerdings unklar. Das wird sich wohl erst im Rahmen einer Theorie der Quantengravitation klären lassen. Immerhin gibt es in mehreren Theorien inzwischen Ideen dazu, auch im Rahmen der Stringtheorie. Die Inflation scheint sich also durchaus „natürlich“ zu ergeben – auch in Hawkings jüngstem Weltmodell ( hier ).
    Prima Paradigma: Das Szenario der Kosmischen Inflation hat