Lawrence M. Krauss: „Ein Universum aus Nichts“

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In seinem Buch „Das größte Abenteuer der Menschheit“ hat Lawrence M. Krauss die Entwicklung der Physik, speziell der Kosmologie und der Teilchenphysik, beschrieben. In dem vorliegenden Buch schildert er den gegenwärtigen Stand der Forschungen über die Entwicklung und die Zukunft des Universums.

Konsequenterweise beginnt Krauss´ Buch mit dem „Urknall“, den Albert Einstein noch im vorgerückten 20. Jahrhundert abgelehnt hatte. Für ihn war das Universum – sprich: die Milchstraße! – ewig und statisch. Erst die Entdeckung der Rotverschiebung im Spektrum entfernter Galaxien – die man davor noch für Sterne der Milchstraße gehalten hatte – führte zu der Erkenntnis, dass ein nach allen Seiten auseinander driftendes Universum zu einem „Startpunkt“ zurückverfolgt werden kann. Der belgische Priester und Hobby-Astronom Georges Lemaitre entwickelte die Theorie des Urknalls, bei dem die gesamte Materie des Universums aus einem dimensionslosen Punkt entstand, und erntete damit nicht nur Einsteins Ablehnung und Spott. Heute gilt die Urknall-Theorie als durch viele Beobachtungen und Messungen gesicherte Hypothese, wobei die Frage nach dem „Davor“ jedoch immer noch im Raum steht.

Von dieser Erkenntnis ausgehend, startet Krauss eine kurze Reise in die Vergangenheit des Universums, denn jede Galaxis, die wir in größerer Entfernung – Millionen bis Milliarden Lichtjahre – entdecken, führt uns in eben diese Vergangenheit zurück. Diese Reise endet an dem Punkt, als das Universum 300.000 Jahre alt war, denn davor erlaubte das Plasma aus Protonen und Elektronen keine Ausbreitung des Lichts. Doch ab diesem Zeitpunkt müsste man prinzipiell Strahlungen entdecken können, wobei man als drei Dimensionen gewohnter Normalmensch nicht versuchen sollte, sich vorzustellen, warum diese uralte Strahlung uns nicht längst „überholt“ hat. Krauss erklärt diese wissenschaftliche Tatsache auch nicht, da sie den Rahmen des populärwissenschaftlichen Buches sprengen würde.

Die Ironie des wissenschaftlichen Schicksals wollte es, dass nicht die Sucher nach dieser frühen Strahlung fündig wurden, sondern zwei Mitarbeiter der US-Telefongesellschaft Bell Laboratories. Sie entdeckten in Radiowellen ein seltsames Hintergrundrauschen, das sie weder irdischen Quellen zuordnen noch anderweitig deuten konnten. Es entpuppte sich später als diese Hintergrundstrahlung des frühen Universums. Als man diese Hintergrundstrahlung CMBR („Cosmic Microwave Background Radiation“) analysierte, erkannte man unterschiedlich heiße Bereiche. Und als man diese Bereiche auf den entsprechenden Nachthimmel abbildete, entsprachen die heißeren Zonen in Form und Größe genau den heute beobachtbaren Galaxien. Das ließ darauf schließen, das graduelle Unterschiede des Plasmas schließlich zur Materiebildung in großem Maßstab geführt haben.

Weitere Berechnungen ergaben zuerst, dass die beobachtbaren Materieansammlungen in Galaxien nicht ausreichten, um diese zusammenzuhalten. Unter Zuhilfenahme von Einsteins Relativitätstheorie erkannte man, dass die sichtbare Materie, bestehend aus Protonen, Neutronen und Elektronen, nur etwa 30% der Gesamtmasse des Universums beträgt. Die restlichen 70% müssen daher aus Teilchen bestehen, für die keine Messmöglichkeiten bestehen, da sie mit geladenen Teilchen nicht interagieren. Diese Tatsache trug dieser geheimnisvollen Materie den Namen „Dunkle Materie“ ein. Bis heute suchen die Wissenschaftler weltweit nach solchen Teilchen und haben mit dem berühmten „Higgs-Boson“ bereits einen (ganz) kleinen Fortschritt erzielt.

Die Probleme potenzierten sich, als man entdeckte, dass die Rotverschiebung der Galaxien mit ihrer Entfernung zunehmen, vulgo: dass die Galaxien mit zunehmender Geschwindigkeit auseinander streben. In ferner Zukunft werden sie sich so schnell entfernen, dass sich ihr Licht
erst ins unsichtbare Infrarot, dann in den Mikrowellenbereich verschiebt und uns schließlich gar nicht mehr erreicht, wenn die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit erreicht. Das wird zwar erst nach Hunderten von Milliarden Jahren eintreten, aber dazu führen, dass intelligente Wesen dann nicht mehr feststellen können, dass es außer der eigenen Galaxie noch weitere gibt (oder gegeben hat). Für Krauss war diese Erkenntnis ein Schock, da sich die Wissenschaft damit
in (ferner) Zukunft zurückentwickeln würde. Doch diese Zeiträume spielen bei der Bewertung des wissenschaftlichen Standes wohl eine untergeordnete Wolle, wird doch das Sonnensystem bereits in drei Milliarden Jahren kollabieren und die von forschenden Menschen bewohnte Erde schon zwei Milliarden Jahre vorher nicht mehr bewohnbar sein. Außerdem lässt die aktuelle Entwicklung auf der Erde befürchten, dass die Menschheit nicht einmal die nächsten tausend Jahre übersteht.

Da die Teilchen, die sowohl für die Dunkle Materie als auch für die Dunkle Energie zuständig sind – wenn massebehaftete Teilchen verschwinden, erzeugen sie gemäß der Einsteinschen Gleichung Energie -, wegen der fehlenden Wechselwirkung mit bekannten Teilchen nicht oder nur sehr schwer nachweisbar sind, muss man sich bis heute weitgehend auf mehr oder minder stichhaltige Hypothesen stützen. Eine davon lautet, dass das „Nichts“ laufen kurzfristig Teilchen erzeugt, die sich jedoch meist zusammen mit ihrem Antiteilchen gegenseitig auslöschen. Bei der Generierung neuer Teilchen treten jedoch leichte Asymmetrien auf, so dass nicht zu allen Teilchen Antiteilchen erscheinen. Damit bleibt Materie mit höherer Lebensdauer übrig. Diese Asymmetrie ist nicht nur für die gesamte, beim Urknall entstandene, Materie verantwortlich, sondern auch für die Dunkle Materie und letztendlich auch für deren energetisches Pendant.

Diese permanente, Materie erzeugende „Unruhe“ des leeren Alls führt Krauss schließlich zu der Feststellung, dass das „Nichts“ in seiner Nichtigkeit höchst instabil ist. Es gibt keine stabile Leere, sondern die unterliegende „Quantenfluktuation“ sorgt permanent für zufällige Erzeugung und Vernichtung virtueller Teilchen, die jedoch energetische und materielle Eigenschaften aufweisen können. Krauss weist unmissverständlich auf den spekulativen Charakter dieser Hypothesen hin, sieht in ihnen jedoch einen Weg zur Erklärung der beiden „Dunkel“-Begriffe.

In diesem Zusammenhang kommt er natürlich auch auf die Fragen von „Ewgkeit“, „Davor“ und „Schöpfung“ zu sprechen. Als erklärter Atheist – soweit man dies seinen Ausführungen entnehmen kann! – weist er die personalisierten Schöpfungstheorien der Religionen deutlich und mit bissiger Ironie zurück. Diese Seitenhiebe auf die Religion wirken jedoch ein wenig überflüssig, da er die Leser seiner Bücher mit Sicherheit nicht von der Unwahrscheinlichkeit religiöser Schöpfungtheorien überzeugen muss und die Anhänger dieser Theorien seine Bücher sowieso nicht unvoreingenommen lesen werden – so sie es überhaupt tun.

Doch Krauss´ Ausführungen entwickeln am Ende selbst ein gewisses Maß an Spiritualität, weil die Erkenntnisse und die Hypothesen die Menschen an die Grenzen ihrer Erkenntnisfähigkeit und des (sinnlichen) Verständnisses führen. Begriffe wie „ewig“, „unendlich“ und „nichts“ sind auch für den Naturwissenschaftler schwer zu fassen. Im Gegensatz zur Religion wartet die Naturwissenschaft jedoch nicht mit einfachen Lösungen auf, sondern lässt das Unverständnis als solches bestehen – als menschliche Grenzen.

Das Buch ist im Penguin-Verlag erschienen, umfasst 250 seiten und kostet 10 Euro.

Frank Raudszus

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