Hyperspace: eine Reise durch den Hyperraum und die zehnte Dimension ; [Einsteins Rache]
gesehen haben, ist der Ausgangspunkt der Quantentheorie eine Wellenfunktion, die all die verschiedenen möglichen Zustände eines Teilchens beschreibt. Stellen wir uns beispielsweise eine große, unregelmäßige Gewitterwolke vor, die den Himmel ausfüllt. Je dunkler die Wolke, desto größer die Konzentration von Wasserdampfund Staub. Folglich genügt ein einfacher Blick auf die Gewitterwolke, um abzuschätzen, wie wahrscheinlich es ist, in bestimmten Bereichen des Himmels große Konzentrationen von Wasser und Staub anzutreffen.
Die Gewitterwolke können wir mit der Wellenfunktion für ein einzelnes Elektron vergleichen. Wie die Wolke füllt sie den ganzen Raum aus. Und je größer der Wert an einem Punkt ist, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, das Elektron dort zu finden. Entsprechend lassen sich Wellenfunktionen auch für größere Objekte entwickeln – Menschen zum Beispiel. So sitze ich hier in meinem Stuhl in Princeton, weiß aber, daß auch ich eine Schrödingersche Wellenfunktion der Wahrscheinlichkeit besitze. Wenn es mir irgendwie gelänge, meine eigene Wellenfunktion zu sehen, würde sie einer Wolke ähneln, die weitgehend die Form meines Körpers aufwiese. Doch ein Teil der Wolke würde sich über den gesamten Weltraum, bis hin zum Mars und sogar über das Sonnensystem hinaus, ausbreiten, wenn die Werte dort auch verschwindend klein wären. Das heißt, sehr vieles spricht dafür, daß ich tatsächlich auf dem Stuhl und nicht auf dem Planeten Mars sitze. Obwohl sich ein Teil meiner Wellenfunktkion noch über die Grenzen der Milchstraße hinaus ausgebreitet hat, ist die Chance, daß ich in einer anderen Galaxie sitze, unendlich klein. Neu an Hawkings Vorgehen ist, daß er das ganze Universum behandelt, als wäre es ein Quantenteilchen. Wenn wir ein paar einfache Schritte nachvollziehen, gelangen wir zu einigen wahrhaft aufschlußreichen Erkenntnissen.
Wir beginnen mit einer Wellenfunktion, die die Menge aller möglichen Universen beschreibt. Folglich muß der Ausgangspunkt der Hawkingschen Theorie eine unendliche Menge von Paralleluniversen sein, die Wellenfunktion des Universums. Hawkings ziemlich einfache Analyse, die das Wort »Teilchen« durch »Universum« ersetzt, hat zu einer begrifflichen Revolution in unserem kosmologischen Denken geführt.
Nach dieser Auffassung breitet sich die Wellenfunktion über alle möglichen Universen aus. Man geht davon aus, daß die Wellenfunktion in der Nähe unseres eigenen Universums ziemlich groß ist, so daß unser Universum mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit das richtige ist, wie wir es ja auch nicht anders erwarten. Doch die Wellenfunktion breitet sich auch über alle anderen Universen aus, selbst über diejenigen, die ohne Leben und mit den vertrauten Gesetzen der Physik nicht zu vereinbaren sind. Da die Wellenfunktion für diese anderen Universen vermutlich verschwindend klein ist, gehen wir nicht davon aus, daß unser Universum sich in naher Zukunft durch einen Quantensprung in sie verwandelt.
Die Quantenkosmologie hat sich das Ziel gesetzt, diese Annahme mathematisch zu verifizieren, das heißt zu zeigen, daß die Wellenfunktion des Universums für unser gegenwärtiges Universum groß und für andere Universen verschwindend klein ist. Daraus würde folgen, daß unser Universum in gewissem Sinne einzigartig und stabil ist. (Gegenwärtig sind die Quantenkosmologen noch nicht in der Lage, dieses wichtige Problem zu lösen.)
Wenn wir Hawking ernst nehmen, dann müssen wir unsere Analyse mit der unendlichen Zahl aller möglichen koexistierenden Universen beginnen. Um es ganz deutlich zu sagen, die Definition des Wortes »Universum« lautet nicht mehr »alles, was existiert«, sondern muß jetzt heißen »alles, was existieren kann«. In Abbildung 12.1 sehen wir beispielsweise, wie sich die Wellenfunktion des Universums über mehrere mögliche Universen ausbreiten kann, wobei unser Universum zwar das wahrscheinlichste, aber beileibe nicht das einzige ist. Hawkings Quantenkosmologie geht auch davon aus, daß diese Universen nach der Wellenfunktion des Universums zusammenstoßen können. Dadurch können sich Wurmlöcher bilden und die Universen miteinander verbinden. Doch diese Wurmlöcher sind nicht wie die, denen wir in den vorstehenden Kapiteln begegnet sind, das heißt wie die Wurmlöcher, die verschiedene Teile ein und desselben dreidimensionalen Raums miteinander verbinden – diese Wurmlöcher verknüpfen verschiedene
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