Sternstunden des Universums

Nullpunkt über, oder anders ausgedrückt: Das »falsche« Vakuum zerfällt in das »wahre« Vakuum.
    Befindet sich nun das Universum im Zustand des »falschen« Vakuums, so treibt dessen gravitativ abstoßende Wirkung – man kann auch von einem negativen Druck sprechen – das Universum in eine exponentielle Expansion, die sogenannte Inflation. Mit dem Zerfall des »falschen« in das »wahre« Vakuum endet diese Phase der beschleunigten Ausdehnung. Den Übergang bezeichnet man auch als »Big Bang«. Der dabei frei werdenden Differenzenergie zwischen »falschem« und »wahrem« Nullpunktniveau verdankt das Universum die Energie, die sich im Lauf der weiteren Entwicklung zu Elementarteilchen materialisiert.
    Kosmologen sind sich ziemlich sicher, dass unser Universum einst ein falsches Vakuum »durchlebt« und dabei eine Phase exponentieller Ausdehnung durchlaufen hat. Analysiert man die von allen Seiten auf uns zukommende kosmische Hintergrundstrahlung, so findet man diese Ansicht bestens bestätigt. Für die Kosmologie ist diese Strahlung von enormer Bedeutung. Da ihre Photonen 380000 Jahre nach dem Urknall letztmals mit der Materie Energie ausgetauscht haben, transportiert die Hintergrundstrahlung Informationen über die Strukturen im frühen Kosmos. Strahlung aus Bereichen, in denen im Verhältnis zur mittleren Materiedichte mehr Materie versammelt war, ist etwas »kälter«, besser gesagt, sie besitzt etwas weniger Energie als die Strahlung der Umgebung. Umgekehrt ist Strahlung aus Bereichen ehemals geringerer Dichte etwas »wärmer«. Folglich ist der Hintergrundstrahlung ein Muster aufgeprägt, das über die Dichtefluktuationen im frühen Universum Auskunft gibt. Aus der Ausdehnung und der Verteilung der Dichtefluktuationen lassen sich die Werte einer Reihe fundamentaler kosmologischer Parameter gewinnen, unter anderem die des Alters und der Zusammensetzung des Kosmos. Heute hat die Hintergrundstrahlung eine mittlere Temperatur von rund 2,73 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Das aufgeprägte Muster ist jedoch erst bei genauem Hinsehen erkennbar, da die Temperaturschwankungen nur plus/minus zwei Hunderttausendstel des Mittelwerts betragen (Abb. 63). Wie sich die Dichtefluktuationen in einem inflationären Universum im Laufe der Zeit entwickeln und welches Muster sie der Hintergrundstrahlung aufprägen, kann man berechnen. Daraus lässt sich ein »Leistungsspektrum« gewinnen. Es veranschaulicht das Ausmaß der Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung in Abhängigkeit von der Größe der Bereiche, in denen die Temperatur bestimmt wurde. Andererseits hat man mithilfe von Satelliten die Hintergrundstrahlung sehr genau vermessen und daraus das aktuelle Leistungsspektrum abgeleitet. Und siehe da: Errechnetes und gemessenes Spektrum stimmen erstaunlich gut überein! Dieses Ergebnis werten die Kosmologen als Beweis für eine Phase exponentieller Expansion im Universum.

    Abb. 63: Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB). Der Temperaturunterschied zwischen den wärmeren (rot) und den kälteren Bereichen (blau) beträgt nur rund 2 Hunderttausendstelgrad. So wie man die kugelförmige Erdoberfläche auf eine ebene Ellipse projizieren kann, zeigt hier das Oval den gesamten »Mikrowellenhimmel«.
    Wie kommt man nun auf die Idee, neben dem beobachtbaren Universum könnten noch andere Welten existieren, Welten, die selbst wiederum nur Teil des gesamten Universums sind? Der gedankliche Weg ist weniger abwegig, als man vielleicht vermuten könnte. Stellen wir uns ein Lager vor, in dem lauter identische Kisten gestapelt sind. In jeder Kiste gibt es drei Fächer mit den Nummern 1, 2 und 3. Außerdem hat man jede Menge identischer Kugeln. Die Frage lautet: Wie viele Möglichkeiten gibt es, die drei Fächer in den Kisten auf unterschiedliche Art mit Kugeln zu füllen? Zählen wir kurz durch. Erste Möglichkeit: In Kiste 1 bleiben alle Fächer leer. Zweite Möglichkeit: In Kiste 2 liegt in jedem der drei Fächer eine Kugel. Weitere drei Kisten enthalten nur jeweils eine Kugel: in Kiste 3 im Fach 1, in Kiste 4 im Fach 2 und in Kiste 5 im Fach Nummer 3. Schließlich kann man nochmals drei Kisten derart füllen, dass entweder in den Fächern 1 und 2 oder in 1 und 3 oder in 2 und 3 je eine Kugel liegt und das jeweils dritte Fach leer bleibt. Insgesamt sind das 8 oder 2 3 Kisten, in denen gleiche Materie auf unterschiedliche Art angeordnet ist.
    Interessant wird die Geschichte, wenn jemand eine