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Lexikon der Astronomie: Paralleluniversum

Dieser schon oft in der Science-Fiction-Literatur bemühte Begriff, meint ein Universum oder viele Universen, die neben dem Unsrigen koexistieren könnten. Die sich ergebende Ansammlung von Universen nennt man auch Multiversum. Natürlich ist diese Hypothese sehr spekulativ, aber es gibt einige Szenarien in der modernen Kosmologie, die diese Möglichkeit in Erwägung ziehen.

Anregung durch die Quantentheorie

Die Vorstellung von Paralleluniversen ist schon älter und geht auf die Wahrscheinlichkeitsaussagen der Quantentheorie ('Schrödingers Katze') zurück: Quantenphysikalische Zustände werden mit der Wellenfunktion (Ψ, 'Psi') beschrieben. Das Betragsquadrat dieser Wellenfunktion kann gerade so interpretiert werden, dass sie eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit für einen Zustand angibt. Beschreibt die Wellenfunktion ein Teilchen, so ist das Absolutquadrat der Wellenfunktion eine Wahrscheinlichkeitsverteilung dafür, das Teilchen an einem bestimmten Ort anzutreffen. Dort, wo die Wahrscheinlichkeitsverteilung ihr Maximum annimmt, besteht die höchste Wahrscheinlichkeit, das assoziierte Teilchen anzutreffen. Im Orbital-Atommodell sind die Orbitale gerade dreidimensionale Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Elektronen, die in der Atomschale den Kern umhüllen.

Rolle des quantenmechanischen Messprozesses

Der Zusammenhang zwischen Wellenfunktion und Messprozess wurde mit der Kopenhagener Deutung erklärt (Max Born 1925/26): Im Moment der Messung 'kollabiert' die Wellenfunktion auf einen bestimmten Zustand, derjenige der in Form der Observable beobachtet wird. 'Schrödingers Katze' wird tot oder lebendig aufgefunden.

Viele Welten

Die Viele-Welten-Theorie (H. Everett 1957) erweitert diese Sichtweise: Alle möglichen Zustände seien auch realisiert. Jede Realisierung existiere in ihrer eigenen Welt, ihrem eigenen Universum. In dem einen Universum ist 'Schrödingers Katze' tot, in dem anderen lebt sie.
Beflügelt durch diese Vorstellungen des 'Alles ist möglich, wahrscheinlich und irgendwo auch realisiert.', gipfelte dies in einer nicht verschwindenden Wahrscheinlichkeit für ein koexistentes Paralleluniversum.
Eine präzisere Formulierung erhielt das Auftreten von Paralleluniversen in der Quantenkosmologie. In dieser Theorie wurde der Quantisierungsapparat, der bisher auf Teilchen angewendet wurde, auf das Universum als Ganzes übertragen. Dieser Formalismus mündet in Wellenfunktionen für ein Universum und in der Möglichkeit ganze Universen mit Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren zu erzeugen bzw. zu vernichten. Der Vakuumzustand – 'kein Universum' – wird void genannt. Angeregte Zustände sind Baby-Universen. In Form eines Quantenschaums könnten viele Baby-Universen koexistieren. Auf der Quantenskala könnten sich einzelne makroskopische Universen gebildet haben, weil sie durch Inflation aus den Baby-Universen hervor gingen.

andere Branenwelten

Eine zweite Vorstellung, die den Terminus Paralleluniversum rechtfertigen würde, ist das Ekpyrotische Szenario von Steinhardt & Turok (2001). Sie verwenden den Branenformalismus der Stringtheorien und hatten die Idee, dass das durch Beobachtung nahe gelegte Urknall-Modell die Folge einer Kollision zweier Universen gewesen sei – nämlich unseres Universums und eines Paralleluniversums. In dieser 'Weltenkollision' (Branenkollision) hätten sich beide Universen komplett reorganisiert und restrukturiert. Die Stringtheorien erlauben bei einer Existenz von Extradimensionen neben den klassischen vier Dimensionen, dass die beiden Universen sogar in einer Extradimension sehr nah beieinander sind: Der 'kosmische Nachbar' könnte auf der Planck-Skala entfernt sein, also nur etwa 10-35 m!
Die avantgardistischen Kosmologie von Steinhardt et al. geht noch weiter und spekuliert über eine zyklische Wiederholung des Ekpyrotischen Szenarios. Dieses Zyklische Universum wird durch ein fluktuierendes Skalarfeld, das Radion, geleistet. Dieses Feld solle sich im Universum als Dunkle Energie manifestieren. Die Existenz Dunkler Energie wird von der Beobachtung (WMAP) gestützt. Sie macht sogar nach den aktuellen Messungen 74% aller Energieformen im Universum aus. Damit dominiert sie die Kosmodynamik zu späten Entwicklungsphasen des Universums und treibt die Expansion des Universums. Aktuell erhärten Permanenzmessungen der Dunklen Energie an Supernovae vom Typ Ia eher die kosmologische Konstante (Λ) als das Radion-Feld: die Beobachtungsdaten bevorzugen Λ als zeitlich konstante Form Dunkler Energie gegenüber zeitlich variablen Dunklen Energien – und das Radion ist zeitlich variabel. Andere solche als Quintessenzen bezeichnete Arten variabler Dunkler Energie sind topologische Defekte oder auch die Phantom-Energie.

Gibt es ein oder mehrere Paralleluniversen?

Abschließend lässt sich zum Thema Paralleluniversum sagen: Die Richtigkeit solcher Spekulationen, den Sprung vom Reißbrett der Theorie in die Natur, muss das Experiment bzw. die Beobachtung erweisen. Bislang ist es nicht gelungen Paralleluniversen nachzuweisen. Bis das geschieht müssen diese Szenarien unter dem Etikett hypothetische, avantgardistische Kosmologie laufen. Zumindest haben Kosmologen eine theoretische Vorstellung vom Multiversum, eine Hypothese, die geprüft werden kann.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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