Hawkings neues Universum

an Energie stecken. Das ist heute im Universum nicht der Fall. Das „echte“ Vakuum, der gegenwärtige Grundzustand, enthält überhaupt keine Energie. Zumindest dachte man dies bis zur Entdeckung der mysteriösen Dunklen Energie, die einen kleinen Betrag entsprechend der Masse von drei Wasserstoff-Atomen pro Kubikzentimeter liefert.
    Nebenbei bemerkt: Selbst das „echte“ Vakuum könnte ein falsches sein und wäre dann nicht für die Ewigkeit. Vielleicht gibt es noch ein niedrigeres Energieniveau. Dann wäre das Vakuum langfristig instabil und könnte sich künftig ändern. Das hätte die Vernichtung all der Materie, die wir kennen und aus der wir selbst bestehen, zur Folge. Oder es existieren sogar negative Vakuumenergien (wenn beispielsweise die Kosmologische Konstante negativ wäre). Das würde unweigerlich und unaufhaltsam zu einem Kollaps des Universums führen.
    Fest steht: Die heutige Energiedichte des Vakuums ist verschwindend gering im Vergleich zu den Vakuumenergien im frühen Universum. Als die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung noch eine einheitliche Kraft gebildet haben, die elektroschwache Kraft, besaß jeder Kubikzentimeter dieses elektroschwachen Vakuums eine Energie, die etwa der Masse des irdischen Monds entsprach: rund 10 19 – also 10 Trillionen – Tonnen. (Energie und Masse sind nach Einstein äquivalent und daher ineinander umrechenbar.) Elektronen in diesem Vakuum hatten keine Masse, sausten mit Lichtgeschwindigkeit umher und waren von Neutrinos nicht zu unterscheiden. Noch etwas früher war auch die starke Kernkraft mit der elektroschwachen vereinigt. Das zumindest ist die Annahme der plausiblen, aber noch nicht bestätigten Großen Vereinheitlichten Theorien (Grand Unified Theories, GUTs). Ein GUT-Vakuum besitzt sogar eine überwältigende Energiedichte von 10 48 Tonnen pro Kubikzentimeter. Und noch früher könnte die Energiedichte sogar noch höher gewesen sein. Allerdings ist die Vakuumenergie nicht „fassbar“. Man kann sie nicht verfeuern oder damit Maschinen antreiben; sie ist überall im Raum gleich und nicht extrahierbar.
    Wenn Vakuum Energie hat, besitzt es zudem eine andere Eigenschaft, die schon Albert Einstein bei der Einführung seiner Kosmologischen Konstante erkannt hatte: Spannung. Das ist für die alltägliche Anschauung kaum begreiflich, jedoch durchaus mit der Spannung eines gedehnten Gummibands vergleichbar: Wird es losgelassen, verkürzt es sich. Spannung ist daher das Gegenteil von Druck. Denn dieser führt eine Ausdehnung herbei – wenn man etwa Luft in einen Ballon pumpt. Spannung wirkt somit als negativer Druck oder Sog und damit der Schwerkraft entgegen. Vakuumenergie ist gleichsam antigravitativ oder, wie Physiker lieber sagen, repulsiv – abstoßend.
    Einstein wusste 1917 noch nichts vom expandierenden Universum und wollte den Weltraum statisch halten. Daher wählte er das Verhältnis von Masse (und somit Gravitation) zu Spannung (und somit Vakuumenergie, was er aber noch nicht wissen konnte) so, dass sich beide exakt die Waage hielten. (Das war für Modelle der Fall, in denen die Kosmologische Konstante halb so groß ist wie die Energiedichte der Materie.) Anstatt das Universum im Gleichgewicht zu halten, wollte Alan Guth es jedoch sprengen. Natürlich nur in der Theorie und mit den mathematischen Gleichungen auf dem Papier. Dazu ließ er der repulsiven Kraft des falschen Vakuums gewissermaßen freien Lauf.
    Wenn die Spannung des falschen Vakuums die Anziehungskraft der Massendichte überwindet und somit eine Expansion verursacht, wird diese Massendichte rasch verdünnt und völlig unbedeutend. Die Energiedichte des falschen Vakuums jedoch, und das ist der springende Punkt, bleibt konstant. Und somit auch die Expansionsrate. Diese gibt an, um welchen Bruchteil sich das Universum pro Zeiteinheit vergrößert.
    Aufblähung des Alls: Durch den Prozess der Kosmischen Inflation soll der Weltraum groß geworden sein. Daher erscheint er lokal „flach“, selbst wenn er global gekrümmt wäre. Denn das beobachtbare Universum (im Kreis) ist nur ein winziger Ausschnitt des gesamten Blasenuniversums, das wiederum in ein noch viel größeres „falsches Vakuum“ eingebettet sein könnte, das sich dann noch immer inflationär ausdehnt.
    Das ist genauso wie bei der Inflationsrate, die den prozentualen Preisanstieg innerhalb eines Jahres beschreibt. Als Guth 1980 seine Überlegungen in einem Seminar an der Harvard University vorstellte, betrug die