Hawkings Kosmos einfach erklaert

seinen Zugang der sogenannten Euklidischen Quantengravitation mit Pfadintegralen und imaginärer Zeit (es gibt auch noch einige andere Ansätze, die nicht auf allen Annahmen Hawkings beruhen). – Ansonsten bitte besser zum nächsten Unterkapitel weiterblättern!
    Die quantenkosmologische Werkstatt von Hawking & Co. hat einige spezielle Voraussetzungen oder Werkzeuge, ohne die sie nicht produktiv wäre:
    D ie Viele-Historien-Interpretation als eine bestimmte Deutung der Quantentheorie und gleichsam die Arena für die Quantenkosmologie: Entwickelt wurde und wird sie seit 1986 maßgeblich von James Hartle und Murray Gell-Mann (der für das Quark-Modell der Materie den Physik-Nobelpreis erhielt); die jüngste Arbeit dazu wurde erst im Sommer 2011 abgeschlossen. „Das ist die einzige Formulierung der Quantentheorie heute, die logisch widerspruchsfrei ist, die mit allen bekannten Ergebnissen von Experimenten übereinstimmt, die sich mit anderen Bereichen der modernen Physik vereinbaren lässt wie der Speziellen Relativitätstheorie und den Feldtheorien, die allgemein genug ist, um in der Kosmologie Anwendung zu finden und sich für eine Theorie der Quantengravitation generalisieren lässt“, preist Hartle die Vorzüge dieser Interpretation gegenüber konkurrierenden Ansätzen. Die Grundidee ist, dass Hartle zufolge: „Es gibt keine Ereignisfolge, die durch die Gesetze der Physik besonders legitimiert wäre. Alle Ereignisse sind möglich, einige wahrscheinlicher als andere. Die Quantenkosmologie muss sich bewähren, indem sie die Dinge benennt, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit von der Theorie vorhergesagt werden.“ Mehr noch: In gewisser – und philosophisch höchst kontrovers diskutierter – Hinsicht sind alle möglichen Geschichten gleichermaßen real (wenn auch nicht für uns) und überlagern sich. Wechselwirkungen einzelner Quantensysteme mit ihrer Umwelt (das nennt man Dekohärenz) erzeugen die uns vertraute „klassische Welt“, auch wenn das Universum nach wie vor ein Quantensystem – oder die Superposition von Quantensystemen – ist. Ein schwieriges Thema, über dessen „Realitätsgehalt“ sich die Physiker selbst nicht im klaren sind. Aber sie können damit rechnen, und für die Praxis genügt das zunächst einmal. „Es gibt weder innere Widersprüche noch solche mit den Experimenten. Sicherlich mag man mehr fordern. Aber unser Ansatz ist allgemein genug, um einen Rahmen für die moderne Physik zu liefern, Quantengravitation und Kosmologie eingeschlossen. Die dürfen wir nicht aufschieben, bis vielleicht einmal eine Formulierung der Quantentheorie existiert, die theoretische Vorurteile besser befriedigt“, sagt Hartle und hält es mit dem ehemaligen US-Präsidenten Theodore Roosevelt, der sagte: „Man muss tun, was man kann, mit dem, was man hat und wo man ist.“
    Die Pfadintegral-Methode als ein spezielles Verfahren zur Berechnung der Wahrscheinlichkeiten dieser Historien: Sie wurde 1948 von demspäteren Physik-Nobelpreisträger Richard Feynman entwickelt und ist äquivalent zu den Formulierungen der Quantentheorie von Werner Heisenberg und Erwin Schrödinger, in mancher Hinsicht aber praktischer anzuwenden. Die einfache Grundidee dahinter: In der klassischen Physik legt ein Teilchen genau einen Weg zwischen zwei Punkten zurück; in der Quantenphysik gibt es dagegen extrem viele Wege, zum Teil sogar sehr verschlungene Pfade. Diese Wege nimmt das Teilchen bizarrerweise sogar alle (Superpositionsprinzip), wie Experimente tatsächlich zeigen. (Das ist in der Alltagswelt nicht erfahrbar, sondern wäre ungefähr so, als würde ein Skifahrer mit dem rechten Bein rechts und dem linken links um einen Baum fahren.) All die verschiedenen Quantenwege sind zwar gleichberechtigt, aber nicht gleich wahrscheinlich. Der wahrscheinlichste Weg ist in der Regel derjenige, der in der klassischen Physik den einzigen darstellt. Und mit der Pfadintegral-Methode kann man die verschiedenen Wahrscheinlichkeiten berechnen.
    Die Wheeler-DeWitt-Gleichung ist die „Grundformel“ der Quantenkosmologie (wenn auch nur näherungsweise gültig, denn eine exakte „Weltformel“ kennt niemand). Sie wurde in den 1960er Jahren von den amerikanischen Physikern Bryce DeWitt und John Archibald Wheeler formuliert, und zwar als eine Verallgemeinerung der