Hyperspace: eine Reise durch den Hyperraum und die zehnte Dimension ; [Einsteins Rache]
träumen kann, die Plancksche Energie anzuzapfen.
Hier setzt Colemans Arbeit an. Er hat unlängst behauptet, Wurmlöcher könnten auch in der Gegenwart und nicht erst in irgendeiner fernen, unabsehbaren Zukunft zu höchst greifbaren und meßbaren Ergebnissen führen. Wie oben dargelegt, bestimmt nach Einsteins Gleichungen der MaterieEnergie-Gehalt eines Objektes die Krümmung der Raumzeit in seiner Umgebung. Einstein hat sich gefragt, ob das reine Vakuum des leeren Raumes Energie enthalten könne. Ist die reine Leere bar aller Energie? Diese Vakuumenergie wird mit der sogenannten kosmologischen Konstante gemessen; im Prinzip spricht nichts dagegen, daß eine solche kosmologische Konstante in den Gleichungen auftritt. Einstein hatte zwar ästhetische Einwände gegen den Term, konnte ihn aber aus physikalischen und mathematischen Gründen nicht ausschließen.
Als er in den zwanziger Jahren versuchte, seine Gleichungen für das Universum zu lösen, stellte er zu seinem großen Kummer fest, daß es sich ausdehnt. Damals herrschte die Auffassung vor, das Universum sei statisch und unveränderlich. Also »frisierte« Einstein seine Gleichungen, um die Expansion des Universums zu verhindern, das heißt, er fügte in die Lösung eine winzige kosmologische Konstante ein, die so gewählt war, daß sie die Expansion kompensierte und wie beabsichtigt ein statisches Universum lieferte. Als Hubble 1929 schlüssig bewies, daß sich das Universum tatsächlich ausdehnt, warf Einstein die kosmologische Konstante aus seinen Gleichungen hinaus und erklärte sie zum »größten Schnitzer« seines Lebens.
Heute wissen wir, daß die kosmologische Konstante sehr nahe bei null liegt. Wenn es eine kleine negative kosmologische Konstante gäbe, dann wäre die Anziehungskraft der Gravitation außerordentlich groß, so daß das ganze Universum nur einen Durchmesser von, sagen wir, ein oder zwei Metern hätte. (Würden Sie Ihre Hand ausstrecken, könnten Sie vermutlich die Schulter der vor Ihnen stehenden Person ergreifen, die Sie selber wären.) Gäbe es eine kleine positive kosmologische Konstante, wäre die Gravitation abstoßend, und alle Objekte würden sich so rasch von Ihnen fortbewegen, daß ihr Licht Sie nie erreichen könnte. Da keines dieser alptraumhaften Szenarien zutrifft, sind wir der festen Überzeugung, daß die kosmologische Konstante entweder außerordentlich klein oder sogar null ist.
Doch dieses Problem trat in den siebziger Jahren erneut zutage, als man im Rahmen des Standardmodells und der GUT-Theorie die Symmetriebrechung eingehend untersuchte. Jedesmal, wenn eine Symmetrie bricht, gelangt eine enorme Energiemenge ins Vakuum. Tatsächlich ist die das Vakuum überflutende Energie 10 100
mal größer als die experimentell beob-
achtete Menge. Zweifellos gibt es in der gesamten Physik keine größere
Diskrepanz als diesen Unterschied von 10 100
. In keinem Bereich der Physik ist ein solches Auseinanderklaffen von Theorie (die bei jedem Symmetriebruch eine große Vakuumenergie vorhersagt) und Experiment (das im Universum eine kosmologische Konstante von null mißt) zu beobachten. An dieser Stelle kommen Colemans Wurmlöcher ins Spiel. Sie sind erforderlich, um die unerwünschten Beiträge der kosmologischen Konstante auszuschließen.
Nach Hawking könnte es eine unendliche Zahl von Alternativuniversen geben, die neben dem unseren existieren und alle durch ein unendliches Netz ineinandergreifender Wurmlöcher verbunden sind. Coleman versuchte, die Beiträge dieser unendlichen Folge aufzusummieren. Dabei stieß er auf ein überraschendes Ergebnis: Wie gewünscht, favorisiert die Wellenfunktion des Universums eine kosmologische Konstante von null. Wenn diese Konstante null ist, wird die Wellenfunktion außerordentlich groß: Also ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, ein Universum mit einer kosmologischen Konstante von null zu finden. Wie Coleman weiter feststellte, verflüchtigt sich die Wellenfunktion des Universums rasch, wenn die kosmologische Konstante nicht gleich null ist, was heißt, daß es für dieses unerwünschte Universum eine Wahrscheinlichkeit von null gibt. Genau dieses Ergebnis ist erforderlich, um die kosmologische Konstante auszuschließen. Mit anderen Worten, die kosmologische Konstante ist null, weil dies das wahrscheinlichste Ergebnis ist. Dann gäbe es die Milliarden und Abermilliarden von
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