Alternative Theorien zum Urknall Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Nach der gängigen Big-Bang-Theorie entstand das Universum aus einem unendlich kleinen Punkt unendlich hoher Energiedichte. Doch neuste Satellitendaten stellen dieses Modell immer mehr in Frage. Wir stellen fünf erweiterte und alternative Modelle zur Geburt des Weltalls vor

1. Der Urknirsch: Vernichtung und Wiedergeburt

Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Jedes Universum dehnt sich aus, schrumpft wieder und stürzt am Ende zu einem unendlich kleinen, dichten Punkt zusammen. Es folgen ein neuer Urknall und die Geburt des nächsten Universums. So geht es immer weiter.

Natürlich sagt niemand »Urknirsch«. Aber es wäre die logische Übersetzung von »Big Crunch« – so bezeichnen Kosmologen das Modell. Die Idee: Die Anziehungskraft der Gravitation bremst die Ausdehnung des Universums langsam ab. Irgendwann gibt es einen Wendepunkt, und die Schwerkraft lässt alles wieder in sich zusammenstürzen. Es kommt zu einer neuen Singularität, also einem Punkt mit unendlicher Energiedichte, der die gesamte Erinnerung an das gerade gestorbene Universum auslöscht. Die in einem Punkt konzentrierte Energie entlädt sich dann in einem neuen Urknall – und so geht das immer weiter.

Der Nachteil des Modells eines zyklischen Universums: Alles, was gegen den Urknall spricht, ist auch ein Argument gegen diese Theorie, denn sie beinhaltet ja den Urknall und entzieht ihm nur den Status des einmaligen Schöpfungsakts. Weiterer Nachteil: Inzwischen weiß man, dass sich das Universum sogar immer schneller ausdehnt. Die Ursache? Eine Kraft, die in den Gleichungen der Kosmologen »negativen Druck« erzeugt und der Gravitation entgegenwirkt. Im Prinzip handelt es sich um genau den Effekt, der für die Inflation nach dem Urknall verantwortlich sein soll. Was da am Universum saugt, ist den Forschern ein Rätsel. Sie haben es daher »Dunkle Energie« getauft. Momentan sieht es so aus, als komme die Schwerkraft nicht dagegen an. Das spricht gegen den Kollaps des Universums mit anschließendem Urknirsch. Dieses Problem hat auch der Urprall (siehe unten)

 

2. Der Urprall: Ein Kosmos aus den Quantentrümmern seines Vorläufers

Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Am Ende seines Lebens schrumpft der Kosmos zu einer kleinen Kugel und dehnt sich anschließend wieder zu einem neuen Universum aus.

Wie beim Urknirsch stürzt auch hier ein Vorgänger-Universum zusammen. Aber eben nicht bis zu dem unendlich kleinen Punkt der Singularität. Ist eine bestimmte minimale Größe des Universums erreicht, kann es sich in diesem Modell nicht mehr weiter verkleinern. Von der harten »Minimal-Kugel« prallt der Kosmos sozusagen zurück und fängt wieder an, sich auszudehnen – daher der Name Urprall (englisch: »Big Bounce«).

Dass sich das Universum in diesem Modell nicht weiter verkleinern kann, liegt an der Theorie, die die Grundlage für die Urprall-Idee bildet: die sogenannte Schleifenquantengravitation.

»Zeit und Raum bestehen dabei aus kleinsten, unteilbaren Einheiten, die als Schleifen auftreten«, sagt Steffen Gielen vom Perimeter-Institut für theoretische Physik im kanadischen Waterloo. Vereinfacht könne man sich diese Schleifen auch als Raum-Zeit-Atome vorstellen: Ist die dichteste Packung der Atome erreicht, kann der Kosmos nicht weiter zusammengedrückt werden.

»Die Schleifenquantengravitation ist ein Ansatz, um Quanten- und Relativitätstheorie zusammenzuführen«, erklärt Gielen. Das ist eines der großen Ziele der Physiker. Denn die Quantenphysik funktioniert zwar gut für jene Kräfte, die zwischen Elementarteilchen wirken. Das Wesen der Schwerkraft, die sich erst bei sehr großen Massen auswirkt, kann sie allerdings nicht erklären – das übernimmt die Relativitätstheorie. Die sagt wiederum nichts über die Vorgänge in der Quantenwelt aus. Im jungen Universum aber hat die Ursuppe aus winzigen Elementarteilchen gleichzeitig eine große Masse. Für eine vollständige Beschreibung bräuchten die Physiker also eine einheitliche Theorie für alle Kräfte. Ob das die Schleifenquantengravitation wirklich leisten kann, ist aber noch nicht entschieden.

Wie der Urknirsch könnte sich auch der Urprall immer wiederholen: Womöglich gäbe es gar keinen Anfang, sondern eine unendliche Folge von Universen. Der Big Bounce hätte den Charme, dass aus den Eigenschaften des Vorgänger-Universums auf die Eigenschaften des nachfolgenden Universums geschlossen werden könnte – und umgekehrt. Schließlich gibt es keine alles vernichtende Singularität. Da der Urprall aber auf der Quantenphysik beruht, in der manche Größen nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden können ( Das Multiversum, unten), bliebe Spielraum für Überraschungen.

Wie beim Urknirsch bleibt das Problem, dass die Dunkle Energie einen Zusammensturz unseres Universums wohl verhindern wird, indem sie es immer weiter auseinandertreibt. Manche Forscher spekulieren allerdings, dass sich ihre Wirkung auf das Universum verringert, je weiter es sich ausdehnt. Das ist gut möglich – unser Wissen über das Wesen der Dunklen Energie geht schließlich gegen null.

3. Das Multiversum: Eine Vielzahl von Welten, geboren aus dem Nichts

Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Lesen Sie den Text über das Multiversum in der aktuellen Ausgabe von P.M. "Der Urknall-Irrtum" oder digital bei blendle

4. Der Weltenbrand: Zusammenstoß im zehndimensionalen Raum

Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Lesen Sie den Text über den Weltenbrand in der aktuellen Ausgabe von P.M. "Der Urknall-Irrtum" oder digital bei blendle

5. Die unverhoffte Singularität: Wenn der Kosmos ins Unendliche abdriftet, wird ein neues Universum geboren

Fünf Szenarien, wie unser Universum entstanden sein könnte

Lesen Sie den Text über die Singularität in der aktuellen Ausgabe von P.M. "Der Urknall-Irrtum" oder digital bei blendle