Hawkings Kosmos einfach erklaert

Raum-Halbkugel des Instantons mathematisch nahtlos an den Raumzeit-Trichter des expandierenden Universum anfügen. Aber was bedeutet die Beschreibung für die Realität? Wie entsprang die Zeit aus der Zeitlosigkeit? Das ist bis heute unbeantwortet. Und vielleicht sogar die falsche Frage.
    Unabhängig vom konkreten Modell ist nämlich auch unklar, was ein „Anfang der Zeit“ eigentlich bedeuten soll. Denn die Zeit begann nicht, ähnlich wie ein Konzert anfängt, mit einem Zeitpunkt 0 – es „gab“ ja definitionsgemäß kein Vorher und somit auch keinen Vorgang des Beginnens. Bestimmte Fragen kann man für Anfangskosmologien eigentlich gar nicht mehr stellen. Adolf Grünbaum, Philosoph an der University of Pittsburgh, verglich das mit der Frage „Wann hast du deine Frau zu schlagen begonnen?“, wenn der Befragte sie niemals schlug oder überhaupt nicht verheiratet ist. Zu fragen, was vor dem Urknall war, wäre demnach unsinnig – genauso wie die Frage nach der Mutter eines Vereins, obwohl jedes einzelne Vereinsmitglied eine Mutter hat. Doch wie oder warum es zum Urknall beziehungsweise zum ersten Moment kam, das will man doch wissen – und in der Analogie mit der Vereinsgründung ist eine solche Fragestellung ja auch sinnvoll und beantwortbar.
    Ein weiteres und viel konkreteres Problem: Inzwischen passen die genauer gemessenen kosmologischen Kennzahlen nicht mehr zum ursprünglichen Modell aus den Anfängen der 1980er-Jahre. Dieses ging von einer aus heutiger Sicht zu hohen Materiedichte aus und hat auch die ominöse Dunkle Energie nicht berücksichtigt, die gegenwärtig für eine beschleunigte Ausdehnung des Weltraums sorgt. Die Indizien dafür haben Astronomen erst 1998 entdeckt.
    Zuvor sah es sogar so aus, als wäre das Universum offen, mit ewiger Expansion und negativer Raumkrümmung (siehe hier ). Das brachte auch das Szenario der Kosmischen Inflation in Schwierigkeiten, weil es einiger Tricks oder unplausibler Annahmen bedarf, um die rapide Raumausdehnung mit einer hyperbolischen Geometrie zu vereinbaren. Zusammen mit Neil Turok, der damals auch an der Cambridge University forschte und jetzt Direktor des Perimeter-Instituts im kanadischen Waterloo ist, entwickelte Hawking 1998 ein Modell, das ein offenes Universum mitsamt Inflation zu beschreiben vermochte. Es ging von der Keine-Grenzen-Bedingung aus, war aber nicht besonders realistisch. Und wurde wenig später obsolet, als mit der Entdeckung der Dunklen Energie und einer genaueren Vermessung der Kosmischen Hintergrundstrahlung deutlich wurde, dass das Universum nahezu „flach“ sein muss.
    EXKURS
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› Hawkings Sicht von oben

    Hinter Hawkings neuem kosmologischen Modell stecken anspruchsvolle mathematische Konzepte und theoretische Annahmen. Zur bewährten Pfadintegral-Methode und Keine-Grenzen-Bedingung kommt nun der „Top-down-Ansatz“. Er weist dem Menschen eine wichtige Rolle in der Kosmologie zu.
    Â Erste Ideen dazu hat Hawking 2003 auf einer Konferenz im kalifornischen Davis vorgestellt und – schon im Vortragstitel – Cosmology from the top down genannt. Das steht im Gegensatz zu den üblichen „Bottom-up-Ansätzen“, die einen Anfangszustand des Universums postulieren und zu berechnen versuchen, inwiefern sich die kosmische Entwicklung daraus mit den Beobachtungsdaten von heute in Übereinstimmung bringen lässt. Der Top-down-Ansatz hingegen geht von unserer gegenwärtigen Perspektive aus und berücksichtigt alle möglichen quantenphysikalischen Entwicklungsgeschichten. „Diese Geschichten des Universums hängen davon ab, was beobachtet wird – im Gegensatz zur üblichen Annahme, dass das Universum eine einzigartige, beobachterunabhängige Geschichte hat“, betont Hawking. „Der Top-down-Ansatz führt daher zu einem kosmologischen Rahmen, in dem unsere Existenz – oder wenigstens damit einhergehende Eigenschaften des Universums wie eine klassische Raumzeit – wieder in eine zentrale Position gelangt.“
    Viele Geschichten: In Hawkings Quantenkosmologie hat das Universum nicht nur eine Geschichte, sondern viele mögliche, die sich alle überlagern. Sie lassen sich berechnen und besitzen verschiedene Wahrscheinlichkeiten. Die Beobachtung der Eigenschaften des Alls heute erlauben dann Rückschlüsse auf die Vergangenheit – vielleicht sogar darauf, wie es zum Urknall kam.