Hawkings neues Universum

ferner Zukunft tun – nur ist es unklar, ob diese Voraussetzungen erfüllt sind.) Und da er nicht seit Ewigkeiten expandiert, wie es im Steady-State-Modell angenommen wurde, sondern seit einer endlichen Zeit, könnte – so dachte Hawking – diese Rückextrapolation etwas vom Ursprung des Universums verraten. Daher beschloss er, die Resultate von Penrose auf das gesamte All anzuwenden.
    Hawking hatte Erfolg. Sein Ansatz glückte, und so konnte er zeigen, dass unter bestimmten Bedingungen im Rahmen der Relativitätstheorie eine Singularität im Urknall tatsächlich nicht zu vermeiden ist. Das letzte Kapitel seiner Dissertation enthielt den ersten Singularitätssatz für den Anfang des Universums. Dennis Sciama, Hawkings Betreuer, hatte anfangs noch mit dem Steady-State-Modell sympathisiert. Doch Hawkings 1966 abgeschlossene Dissertation und seine weiteren Arbeiten überzeugten ihn bald vom Gegenteil. Roger Penrose war Zweitgutachter und ebenfalls begeistert.
    Zusammen mit Penrose (aber auch anderen Forschern wie George Ellis) erweiterte Hawking in den folgenden Jahren bis 1970 den neuen Ansatz noch, um die Annahmen so schwach wie möglich zu machen und die Schlussfolgerungen auszuloten. Immer wieder stießen sie an den unerfreulichen Punkt in den Gleichungen, die Singularität. Es zeigte sich, dass sie unter sehr allgemeinen Voraussetzungen unvermeidlich war.
    „Wir umgingen Kants Antinomie, indem wir die implizite Annahme aufgaben, die Zeit habe eine vom Universum unabhängige Bedeutung“, schrieb Hawking später in einer Rückschau. „Der Aufsatz, in dem wir bewiesen, dass die Zeit einen Anfang hat, gewann 1969 den zweiten Preis in dem von der Gravity Research Foundation gesponserten jährlichen Essay-Wettbewerb, und Roger und ich durften uns die fürstliche Summe von 300 Dollar teilen. Ich glaube nicht, dass die anderen preisgekrönten Arbeiten dieses Jahres von dauerhaftem Wert waren.“
    Evgeny Lifshitz und Isaak Khalatnikov kamen daraufhin in eine schwierige Situation. Ihre Arbeit von 1963, mit der sie die Singularität zu umgehen glaubten, hielt den Hawking-Penrose-Theoremen nicht stand. „Gegen die mathematischen Theoreme, die wir bewiesen hatten, konnten sie schlecht etwas einwenden, andererseits durften sie aber unter dem sowjetischen System auch nicht zugeben, dass sie sich geirrt und westliche Wissenschaftler recht hatten“, erinnert sich Hawking. „Doch sie retteten die Situation, indem sie eine allgemeinere Familie von Lösungen mit einer Singularität fanden, die nicht so speziell waren wie ihre vorherigen Lösungen. Damit waren sie in der Lage, Singularitäten – den Anfang oder das Ende der Zeit – als sowjetische Entdeckung zu reklamieren.“
Endpunkt der Physik
    „Die Zeit hat einen Anfang“, fasst Stephen Hawking das wichtigste Ergebnis seiner Singularitätsbeweise im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie zusammen. Die Stärke der Singularitätstheoreme von Hawking und Penrose ist, dass sie auf drei sehr allgemeinen und schwachen, das heißt plausiblen Bedingungen beruhen, die weitgehend unabhängig von der Relativitätstheorie sind. Und es gilt sogar, wie Hawking schreibt: „Man kann eine Bedingung abschwächen, wenn man sich dafür bei den beiden anderen für eine stärkere Version entscheidet.“ Diese drei Grundannahmen lassen sich ohne mathematisch-physikalische Vorkenntnisse nicht kurz und knackig vermitteln und verstehen, daher hier nur ein paar Andeutungen:
Gravitation wird, ganz im Sinn von Einsteins Relativitätstheorie, geometrisch interpretiert, und sie muss so stark sein können, dass aus einem begrenzten Gebiet nichts mehr entweichen kann (ähnlich wie bei einem Schwarzen Loch). Insofern brechen an Singularitäten die Weltlinien von Strahlung und Materie ab, sie haben eine Grenze. Die Raumzeit hat nicht die bizarre Eigenschaft, eine gravitative Fokussierung zu verhindern.
Die Gültigkeit des Kausalitätsprinzips wird vorausgesetzt. Eine Ursache kommt also zeitlich immer vor ihrer Wirkung. Es gibt keine Zeitschleifen.
Bestimmte sogenannte Energiebedingungen dürfen nicht verletzt sein. So darf die Energiedichte oder Masse keine negativen Werte annehmen oder die lokale Schallgeschwindigkeit höher als die lokale Lichtgeschwindigkeit sein.
     
    Dies heißt, im Umkehrschluss, dass sich Krümmungssingularitäten vermeiden lassen, wenn mindestens eine der Annahmen der Hawking-Penrose-Theoreme nicht erfüllt ist beziehungsweise ausgehebelt wird. Mit anderen Worten: Eine