Copyright (C) Dr. Harald Zaun,  Köln, 1. August 2001    

Irgendwann zu keinem Zeitpunkt und irgendwo an keinem Ort, als Zeit und Raum noch in einem undefinierbaren Nichts gefangen waren, entsprang in einer gewaltigen Explosion innerhalb einer Billionstel Sekunde aus einem unendlich kleinen Punkt von unvorstellbar hoher Energiedichte und Temperatur hochintensive Strahlung. Aus dieser so genannten Singularität bildeten sich in astronomisch kurzer Zeit Materie, Antimaterie und womöglich auch Energieformen, die uns bislang verborgen geblieben sind. Die Strukturen, die hieraus erwuchsen, offenbaren sich uns heute als Gas- und Staubwolken, Galaxien oder Galaxienhaufen. Sie sind der materielle Beweis dafür, dass alles, was im Kosmos entstanden und vergangen ist, seine Herkunft dem Big Bang verdankt, der vor etwa 15 Milliarden Jahren seine Geburtsmikrosekunde feierte.

Gut 15 Milliarden Jahre später ist die Urknall-Theorie – trotz einiger Anfechtungen – nach wie vor das einheitlich anerkannte Standard-Modell der Kosmologie. Ihr zufolge expandierte das Universum mit billionenfacher Lichtgeschwindigkeit während der inflationären Phase derart rasch, dass sich ein ehemals zusammenhängender Bereich weit über die Größe des heute beobachtbaren Universums ausdehnte. Zwanzig Jahre lang arrangierten sich die Astronomen mit dieser Lösung – wie der renommierte franko-kanadische Astrophysiker Hubert Reeves: "Obwohl das Urknallmodell zahlreiche Schwächen und Unklarheiten aufweist, ist es auf dem Markt der kosmologischen Theorien bei weitem die beste Wahl."

"The Glowing Eye of NGC 6751"

Credit: NASA, The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Doch nunmehr rüttelt ein amerikanischer Astrophysiker mit einem neuen Modell an den Festen der Kosmologie, das die "historische" Dimension des Urknalls zwar nicht in Abrede stellt, das jedoch die Entwicklung des Universums vor dem Big Bang abstrakt zu erklären und dessen Form und Eigenschaften ohne Zuhilfenahme der Inflation zu beschreiben versucht.

Das von dem US-Kosmologen Paul Steinhardt von der Princeton University konzipierte "ekpyrotische Modell" basiert auf der so genannten M-Theorie. Sie ist eine Weiterentwicklung der strittigen Stringtheorie, wonach alle elementaren Partikel aus winzigen eindimensionalen Fäden (engl. String) bestehen, die offen oder in sich geschlossen eine bestimmte Form ergeben. Da dem Stringmodell zufolge das Universum aus über 11 Dimensionen besteht (einschließlich der Zeit), schwingen die eindimensionalen Fäden in diesem 11-dimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum ähnlich wie Gitarrensaiten mit verschiedenen Frequenzen. Durch die Vibrationen der Strings entstehen alle Eigenschaften der Partikel wie Masse, Ladung und Spin. Bis auf den heutigen Tag konnte die Richtigkeit dieser kontroversen These jedoch nicht bewiesen werden.

Die auf den kosmischen Strings aufbauende M-Theorie besagt nun, dass kurz nach dem Urknall sechs Dimensionen so weit zusammengeschrumpft sind, dass man sie nicht mehr beobachten kann und sie folglich vernachlässigbar sind. Danach war unser Universum zunächst ein leeres, vierdimensionales Gebilde – eine so genannte Membran – in einem fünfdimensionalen Raum. Durch die Kollision mit einem weiteren, ähnlichen Universum sei dann die Energie des Urknalls freigesetzt worden. "Das Universum bestand vor dem Urknall aus zwei perfekt flachen vierdimensionalen Ebenen. Eine dieser Ebenen ist unser Universum, die andere ist ein unsichtbares Paralleluniversum", erklärt Paul Steinhardt. "Vor etwa 15 Milliarden Jahren unserer Zeitrechnung ist es zu zufälligen Fluktuationen in diesem Begleituniversum gekommen, was dazu führte, dass es verzerrt wurde und mit unserem Universum in Kontakt trat."

Genau diese Berührung hat Steinhardts Ansicht nach den Urknall verursacht. Durch den Zusammenprall beider Welten setzten sich ungeheure Energiemengen frei, die sich zur Materie und Energie unseres Universums verdichteten. "Flach plus flach bleibt flach. Ohne die Kollision den beiden flachen Membranen wäre unser Universums nicht so flach", lautet Steinhardts prägnante Formel.

The Hubble Deep Field

Credit: R. Williams and the HDF Team (ST ScI) and NASA

Schon seit geraumer Zeit gehen Kosmologen verstärkt der Frage nach, was wirklich der Anfang allen Seins gewesen war. Existierte das Universum vielleicht schon vorher, nur möglicherweise in einer anderen Form? Ging die Theorie bislang davon aus, dass die Zeit vor dem Urknall nicht zu definieren sei, da sie ja mit demselben entstanden sei, so setzen die Forscher jetzt andere Prämissen. Die Theorien, die sich dabei herauskristallisieren, sind in doppelter Hinsicht fantastisch. So vermuten etwa die Astrophysiker Richard Gott III und Li-Xin Li von der Princeton University in New Jersey, dass das Universum aus sich selbst entstanden ist. "Wir nehmen an, dass das Universum eher aus irgend etwas als aus dem Nichts entstanden ist. Dieses Etwas war es selbst" sagt Richard Gott III. Demnach ist der Weltraum wie ein Zeitreisender, der in der Vergangenheit immerfort sein eigener Vater wird, in einer zyklischen Zeitschleife gefangen, um sich ständig aufs Neue selbst zu erschaffen. Nicht minder ungewöhnlich ist die von dem US-Kosmologen Andrei Linde (Stanford-Universität/Kalifornien) postulierte Multiuniversen-Theorie, die manche Experten sogar als "zweite kopernikanische Wende" feiern. Ihr zufolge entstehen aus dem Vakuum durch quantenphysikalische Fluktuationen spontan Raum-Zeit-Blasen, die sich explosionsartig zu einem Universum ausdehnen. Aus zahlreichen Big Bangs sind viele, wenn nicht sogar unendlich viele Baby-Universen mit unterschiedlichen Ausgangsgrößen hervorgegangen. Zu Beginn "existierte" ein instabiles Nichts, das irgendwie zu strahlen begann. Dabei bildeten sich Millionen kleiner Blasen, von denen sich jede zu einem eigenem Universum aufblähte. Auch das uns vertraute, sichtbare Universum ist nicht mehr als eine "Schaumblase" unter vielen, die von unzähligen anderen Welten umgeben ist, die wir nicht sehen können. Dieser ganze "Raumzeit-Schaum" ist in ständiger Bewegung: Universen, die allesamt ihren eigenen Urknall haben, werden geboren und vergehen wieder, auf einer unendlichen Zeitlinie, die jegliches menschliches Vorstellungsvermögen sprengt. Während unzählige Kosmen sterben, kreieren unzählige Big Bangs neue Universen.

Bei alledem steht aber dennoch eine wichtige Frage im Weltenraum. Denn angenommen die von Steinhardt vorgeschlagene Universen-Kollision hätte tatsächlich "unseren" Urknall ausgelöst, bliebe ja noch zu klären, wie denn der fünfdimensionale Raum mit seinen vierdimensionalen Membranen, der vor dem Big Bang existierte, ursprünglich entstanden ist. Wer hat ihn geschaffen?