Wo existiert „Raum“?
Antworten
Seit Tausenden von Jahren ringen die Menschen mit dem Geheimnis, warum das Universum existiert. Nahezu jede alte Kultur hat sich ihre eigene Schöpfungsgeschichte ausgedacht – die meisten überlassen die Angelegenheit den Göttern – und Philosophen haben Unmengen zu diesem Thema geschrieben. Zu dieser letzten Frage hatte die Wissenschaft jedoch wenig zu sagen.
In den letzten Jahren haben jedoch einige Physiker und Kosmologen damit begonnen, sich damit auseinanderzusetzen. Sie weisen darauf hin, dass wir nun ein Verständnis für die Geschichte des Universums und die physikalischen Gesetze haben, die seine Funktionsweise beschreiben. Sie sagen, diese Informationen sollten uns einen Hinweis darauf geben, wie und warum der Kosmos existiert.
Ihre zugegebenermaßen kontroverse Antwort lautet, dass das gesamte Universum, vom Feuerball des Urknalls bis zum sternenübersäten Kosmos, in dem wir heute leben, aus dem Nichts entstanden ist. Es musste passieren, sagen sie, weil „nichts“ von Natur aus instabil ist.
Diese Idee mag bizarr klingen oder einfach nur eine weitere fantasievolle Schöpfungsgeschichte sein. Die Physiker argumentieren jedoch, dass dies eine natürliche Folge der beiden mächtigsten und erfolgreichsten Theorien der Wissenschaft sei: der Quantenmechanik und der allgemeinen Relativitätstheorie.
Hier ist also, wie alles aus dem Nichts hätte entstehen können.
(Quelle: NASA, ESA, M. Postman (STScI), CLASH Team, Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
Teilchen aus dem leeren Raum
Zunächst müssen wir einen Blick in den Bereich der Quantenmechanik werfen. Dies ist der Zweig der Physik, der sich mit sehr kleinen Dingen beschäftigt: Atomen und noch winzigeren Teilchen. Es handelt sich um eine äußerst erfolgreiche Theorie, die den meisten modernen elektronischen Geräten zugrunde liegt.
Die Quantenmechanik sagt uns, dass es keinen leeren Raum gibt. Selbst das vollkommenste Vakuum ist tatsächlich von einer wogenden Wolke aus Teilchen und Antiteilchen gefüllt, die aufflammen und fast augenblicklich wieder ins Nichts verschwinden.
Diese sogenannten virtuellen Teilchen halten nicht lange genug, um direkt beobachtet zu werden, aber wir wissen aufgrund ihrer Wirkung, dass sie existieren .
Die Stephan-Quintett-Galaxiengruppe (Quelle: NASA, ESA und das Hubble SM4 ERO Team)
Raumzeit, aus keinem Raum und keiner Zeit
Von winzigen Dingen wie Atomen bis hin zu wirklich großen Dingen wie Galaxien. Unsere beste Theorie zur Beschreibung solch großräumiger Strukturen ist die Allgemeine Relativitätstheorie, Albert Einsteins Krönung, die darlegt, wie Raum, Zeit und Schwerkraft funktionieren.
Die Relativitätstheorie unterscheidet sich stark von der Quantenmechanik, und bisher ist es niemandem gelungen, beide nahtlos zu verbinden. Einige Theoretiker konnten die beiden Theorien jedoch mithilfe sorgfältig ausgewählter Näherungen auf bestimmte Probleme anwenden. Dieser Ansatz wurde beispielsweise von Stephen Hawking an der Universität Cambridge zur Beschreibung von Schwarzen Löchern verwendet.
Quelle: Warum gibt es etwas und nicht nichts?
Die Aussage, dass sich das Universum ausdehnt, ist wahrscheinlich ein Begriff, der oft missverstanden wird. Zuerst müssen wir die Gründe untersuchen, warum man sagt, dass sich das Universum ausdehnt.
Das expandierende Universum wird durch die Entdeckung des Rotverschiebungsphänomens und der Tatsache, dass sich die Galaxien voneinander entfernen, entdeckt.
Tatsächlich ist der Begriff „Ausdehnen“ für diesen Fall jedoch möglicherweise nicht der richtige, da sich das Universum nicht wirklich nach innen ausdehnt, anders als ein Ballon, der sich von außen nach innen in den ihn umgebenden Raum ausdehnt, sondern der Begriff „Ausdehnen“ verwendet wird, um sich auf diese Tatsache zu beziehen dass sich der Raum zwischen den Galaxien irgendwie ausdehnt und die Galaxien selbst stationär sind. Da der Raum zwischen den Galaxien durch die Raumausdehnung vergrößert wird, scheinen sich die Galaxien voneinander zu entfernen.
Diese Erklärung erscheint möglicherweise nicht intuitiv, da wir aus unseren Erfahrungen immer sehen, dass der Raum um uns herum in der Welt still ist und wir den Raum nicht als etwas betrachten, das sich ausdehnen kann, sondern dass der Raum gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) nicht einfach ist eine, wie wir sie jeden Tag sehen.
Laut GR ist der Raum ein komplizierteres Gebilde, das sich ausdehnen oder sogar biegen kann. Daher ist es notwendig, sich die Dinge durch diese Vorstellung des Universums vorzustellen, um die Expansion zu verstehen, und nicht durch unsere gesunde Menschenverstandsvorstellung der Expansion.
Da diese komplexe Vorstellung von Raum nichts mit dem zu tun hat, was uns im wirklichen Leben begegnet, gibt es auch keine Analogien, die diesem sich ausdehnenden Phänomen gerecht werden könnten.
Was das Multiversum betrifft, so ist es nur eine Spekulation oder eine kreative Idee und unsere Menschheit ist noch viel zu jung, um so etwas zu verstehen.