| Notizen zu Stephen Hawkings Universum in der Nußschale Stephen Hawking entwickelte in den vergangenen Jahren eine Theorie zur Geschichte des Universums, die möglichst wenige mathematische Widersprüche enthalten sollte.
In ihr gibt es keine Urknallsingularität (Zustand kosmischer Nichtbeschreibbarkeit bzw. kosmischen Nichtseins - die physikalischen Gesetze finden in Singularitäten keine Anwendung bzw. es ist keine Aussage möglich) mehr, sondern das Modell des Universums ist in sich geschlossen. In diesem Modell führt Hawking die etwas schwer vorstellbare "imaginäre Zeit" ein. Sie wird mit komplexen Zahlen (z.B. Wurzel einer negativen Zahl; reelle Zahlen sind, mit sich selbst multipliziert, nie negativ) gemessen; und in einem graphischen Modell, in dem die reelle Zeit als horizontale Linie verläuft, könnte sie rechtwinklig zur normalen Zeit verlaufen. Für das Modell gelten die Regeln, die man definiert, es handelt sich um ein mathematisches Gedankenexperiment, das aber nützlich sein kann, z.B. um Gravitation und Quantenmechanik in Einklang zu bringen.
Das Universum wird in diesem Modell zu einer Kugel ähnlich der Erde, es fängt bei einem Pol, der den Urknall darstellt, an, sich mit fortlaufender imaginärer Zeit auszudehnen, und ab dem Äquator wieder zusammenzuziehen. Die Pole stellen aber keine Singularitäten dar, denn für sie gelten dieselben Gesetze wie für andere Punkte der Erdoberfläche.
Die Kugelform ergibt sich daraus, dass die Theorie auf Randbedingungen, besondere Regeln für die äussersten Zonen des Universums, z.B. seinen Anfang, verzichtet. Dadurch entfällt das Problem, dass diese Randbedingungen sich der Erklärung durch die Naturwissenschaften entziehen. Wenn man die Geschichten des Universums in imaginärer Zeit als Modell mit randlosen Flächen darstellen möchte, müssten es dann also geschlossene Kugelflächen sein wie z.B. die Erdoberfläche.
Stephen Hawking hat nun vor, die Pfadintegralmethode von Richard Feynman auf die möglichen Geschichten des randlosen Universums, bzw. als Modell gesehen die möglichen randlosen Flächen, anzuwenden.
Feynman stellte die Hypothese auf, dass Teilchen nicht nur einer, sondern jeder möglichen Bahn durch die Raumzeit folgen, sich im Normalfall aber in der Bildung der "Summe über alle Geschichten" gegenseitig aufheben, so dass nur eine übrigbleibt, die sich auch aus den klassischen Gesetzen der Bewegung ergibt.
Wenn man nun die möglichen Geschichten des Universums betrachtet, muss eine übrigbleiben, die intelligentes Leben ermöglicht, da wir sonst nicht hier wären, um diese Überlegungen anzustellen.
Aber auch die anderen Möglichkeiten werden von Stephen Hawking betrachtet.
Als Modelle der Entwicklung der Universen, diesmal in reeller Zeit, vom Urknall bis zum heutigen Zeitpunkt dargestellt, entstehen für verschiedene Geschichten verschiedene Formen; einige sind zuerst expandiert, dann irgendwann wieder zusammengefallen, ihre Formen sind bereits wieder geschlossene, flache Kugeln. In ihnen hätte die Zeit zur Entwicklung komplexer Lebensformen nicht ausgereicht, da zuerst eine Sternengeneration entstehen und wieder ausglühen muss, um dabei schwerere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff zu bilden; das frühe Universum besteht aus gasförmigem leichten Elementen, hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Andere mögliche Universen haben nie aufgehört, beschleunigt zu expandieren, so wie auch unser Universum es wahrscheinlich in seiner Anfangsphase tat; sie sind, als Modell dargestellt, nach aussen abfallende, flache tellerartige Formen. In ihnen hätte die Materie aber wegen der zu schnellen Ausdehnung keine Möglichkeit gehabt, sich zu Sternen zusammenzuballen, so dass auch sie für intelligentes Leben nicht in Frage kommen. Unser Universum befindet sich an der Grenze zwischen Wiederzusammenfallen und ewiger Expansion und bildet im Modell zum heutigen | |
