Hawkings neues Universum

Inflationsrate in den USA 14 Prozent. Wäre sie konstant geblieben, hätten sich die Preise alle 5,3 Jahre verdoppelt. Ein Stück Pizza, für das man einen Dollar zahlte, hätte nach zehn Verdopplungszyklen, hier also 53 Jahre, 1024 Dollar gekostet und nach 330 Zyklen irrsinnige 10 100 Dollar. Ein solcher Anstieg mit konstanter Verdopplungszeit heißt exponentiell und bringt rasch gigantische Zahlen hervor. Für die mutmaßliche exponentielle Expansion des Weltraums hatte Guth mit „Inflation“ also eine sehr treffende Bezeichnung gewählt.
    Und diese Kosmische Inflation war um ein Vielfaches rasanter als die monetäre. Wie rasant, hängt von der Größe der Vakuumenergie ab. Ein elektroschwaches Vakuum lässt das Universum im 13. Teil einer Mikrosekunde um den Faktor 10 100 expandieren, ein GUT-Vakuum noch 10 26 -mal schneller. Im Bruchteil einer Sekunde wäre also eine Region von der Größe eines Atoms auf ein Volumen aufgebläht worden, das das des gesamten beobachtbaren Universums um ein Vielfaches übertrifft. Die genauen Werte der Verdopplungszeit und -zahl sind je nach Modell verschieden. Um die kosmologischen Probleme zu lösen, ging Guth von einer Volumenverdopplung alle 10 –37 Sekunden aus und mindestens 60 solcher Verdopplungen (theoretisch könnten beliebig viele mehr stattgefunden haben). Bis 10 –35 Sekunden nach dem Urknall, einem flüchtigen kosmischen Augenblick, hätte sich eine winzige Blase aus falschem Vakuum je nach Modell somit um den sagenhaften Faktor 10 10.000.000 bis 10 100.000.000.000.000 ausgedehnt. Aus fast nichts entstand also mehr als alles Sichtbare. Deshalb meinte Alan Guth, dass es das Universum quasi umsonst gab.
Die Inflation ist tot! Es lebe die Inflation!
    Die Grundidee der Kosmischen Inflation ist so einfach wie grandios. „Es ist schwer zu verstehen, dass sie nicht eher gefunden wurde“, staunt Andrei Linde und glaubt, dass „der glorreiche Erfolg der Urknall-Theorie die Kosmologen hypnotisiert hatte“, so dass sie die Probleme damit lange nicht in ihrer ganzen Brisanz zur Kenntnis nahmen. Der in Moskau geborene Forscher ist seit 1990 Physik-Professor an der kalifornischen Stanford University und hatte zusammen mit Alan Guth im Jahr 2004 den mit 200.000 Dollar dotierten Kosmologie-Preis der amerikanischen Peter Gruber Foundation für die „Entwicklung der fundamentalen Ideen über die Kosmische Inflation“ erhalten. In gewisser Weise hatte Linde die Idee von der Inflation nämlich wiederbelebt – oder gerettet –, als Guth sie schon für tot hielt.
    Ursprünglich brachte Guth die Inflation mit dem Phasenübergang am Ende der GUT-Epoche in Zusammenhang, als sich die starke Kernkraft verselbständigte, und spekulierte über das Higgsfeld als Triebkraft. Davon sind die Physiker inzwischen abgekommen. Stattdessen postulieren sie ein – noch unentdecktes – Skalarfeld namens Inflaton, das die Inflation verursacht haben soll. (Auch mehrere sind denkbar.)
    Ein Skalarfeld ist eine Verteilung von als Zahlenwerten ausdrückbaren physikalischen Größen im Raum (im Gegensatz zu einem Vektorfeld, das an jeder Stelle neben einem Zahlenwert auch noch einen Richtungswert besitzt). Man kann es mit einem konstanten Luftdruck oder elektrostatischen Feld vergleichen, das man auch nicht spürt – nur seine Veränderungen beziehungsweise Inhomogenitäten, nämlich als Wind oder als elektrische oder magnetische Kräfte. Skalarfelder sind typische und häufige Ingredienzen der Elementarteilchen-Theorien (so auch das Higgsfeld, das der Materie ihre Masse verleiht), doch das Inflaton ist experimentell noch nicht nachgewiesen.
    Nebenbemerkung: Eine inflationäre Raumausdehnung kann im Prinzip auch ohne Skalarfeld erfolgen, etwa durch eine Modifikation der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Tatsächlich hatte dies Alexei A. Starobinsky vom Landau-Institut für Theoretische Physik in Moskau bereits 1979 entdeckt, wenn auch in einem anderen Zusammenhang: Er wollte mit dieser Modifikation bei sehr starken Krümmungen die Urknall-Singularität eliminieren. Die Stärke der Krümmung übernimmt in seinem Modell gleichsam die Rolle eines Skalarfelds und würde zu einer Inflation führen. Obwohl Starobinskys 1980 publizierter Artikel in der Sowjetunion ausführlich diskutiert wurde, blieb die Bedeutung der Arbeit weitgehend unklar und im Westen zunächst unbekannt. (Wie die Inflation hätte beginnen können, ließ das komplizierte Modell ebenfalls offen.)
    Auch wenn das