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Ursprung des Universums

Kein Ausweg aus Urknall-Unendlichkeit

Am Beginn der Zeit versagt die Relativitätstheorie. Die Quantenmechanik, hofften Theoretiker, könne das Problem lösen. Nun zeigt sich: Es ist wohl nicht so einfach.
Mit dem Urknall - auch Big Bang genannt - begann die Geschichte des Weltraums

Auch die Quantenmechanik rettet uns erst einmal nicht vor der Urknall-Singularität. Zu diesem Schluss kommen Jean-Luc Lehners vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und seine Kollegen Job Feldbrugge und Neil Turok vom Perimeter Institute for Theoretical Physics in Kanada. Wie sie in "Physical Review D" berichten, gibt es keinen einfachen Ausweg aus dem Problem, dass die Krümmung der Raumzeit am Anfang des Universums unendlich gewesen sein muss. In den 1980er Jahren hatten einige Fachleute, darunter Stephen Hawking, spezielle quantenmechanische Auswege vorgeschlagen, um diese Singularität beim Urknall zu vermeiden. Lehners und seine Kollegen haben nun neue mathematische Methoden bei der Berechnung möglicher Wellenfunktionen des frühen Universums eingesetzt und kommen zu dem Schluss, dass auf diese Weise zwar Universen entstehen können, aber nicht unseres.

Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie muss die Krümmung der Raumzeit beim Urknall unendlich gewesen sein – so dass an diesem Punkt die Theorie selbst zusammenbricht. Um dieses Problem zu lösen, entwickeln Theoretiker seither immer wieder verschiedene Quantengravitationsansätze. So sollte zum Beispiel das Universum aus dem Nichts direkt in einen Zustand mit endlicher Krümmung "getunnelt" sein; in einem anderen Modell hat das Universum weder in Raum noch in der Zeit Grenzen, weil am Punkt des Urknalls nur Raum existiert und die Zeit verschwindet, je näher man diesem Punkt kommt. Wie die Forscher um Lehners nun schreiben, funktioniert eine wichtige Klasse solcher Quanten-Auswege nach ihren Berechnungen nicht: Die quantenmechanischen Ansätze ohne Singularität produzieren keine großen, glatten Universen wie unseres, sondern kleine, sehr unregelmäßige Universen, die sofort wieder kollabieren.

25/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 25/2017

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