Gedankenschmiede

Kosmologie Unser Universum, ein Sandkorn am Strand

Von Johann Grolle, Boston

Schaller / NASA / MSFC

Paralleluniversen kamen früher nur in Science-Fiction-Werken wie "Star Trek" vor. Jetzt aber erwägen auch seriöse Physiker, dass unser All nur eines von unendlich vielen sein könnte. Max Tegmark beschreibt in seinem neuen Buch, wie sich unser Universum eines Tages in Mathematik auflösen könnte.

Tegmark ist Kosmologe am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Doch mit seiner imposanten Statur, den kantigen Gesichtszügen und der sonoren Stimme hätte der Schwede wohl auch einen guten Manager abgegeben - wenn er nicht einst das Studium der Wirtschaftswissenschaften hingeworfen hätte. Er fand es abstoßend, wie sehr sich die Ökonomen der Politik anbiederten. Stattdessen verschlug es ihn in die theoretische Physik, wo er wohl eine vorurteilsfreiere Form der Wissenschaft zu finden hoffte.

Sein Buch, sagt Tegmark, sei für ihn eine Art Outing gewesen, und ein klein wenig habe er sich davor gefürchtet. Er hatte beschlossen, einem breiten Publikum die kühnsten seiner Thesen vorzustellen. Manch einem, so ahnte er, würden diese aberwitzig erscheinen. Früher habe er mit seinen absonderlichen Ideen auch in der Fachwelt Ärger auf sich gezogen, erzählt Tegmark: "Ein Professor hat mich eindringlich gewarnt, mit solchen Spinnereien könnte ich meine Karriere gefährden."

Seither aber hat sich Tegmarks Fachdisziplin gewandelt. Er darf auf Nachsicht bei den Kollegen hoffen: Inzwischen scheint denen kaum mehr ein Gedanke zu abenteuerlich, um ihn ernsthaft in Betracht zu ziehen.

"Für mich ist das Kunst"

Es fällt schwer, sich nicht von Tegmarks Euphorie anstecken zu lassen. Wie ein Kind für Bauklötze, so begeistert er sich für mathematische Formeln, mit denen sich die erstaunlichsten Dinge anstellen lassen. Auf seinem Schreibtisch stehen, in fünf verschnörkelte Goldrahmen gefasst, seine Lieblingsformeln. "Für mich ist das Kunst", sagt er. "So wenige Symbole, und sie sagen doch so viel. Ist das nicht genau das Wesen von Kunst?" Die Namen der Künstler - Maxwell, Friedmann, Schrödinger und zweimal Einstein - hat Tegmark in geschwungenen Lettern rechts unter die Gleichungen gesetzt.

Herrliche Zeiten seien es, um Kosmologie zu treiben, schwärmt Tegmark. Gerade erst haben neue Messdaten die Zunft in höchste Erregung versetzt: Das Bicep2-Teleskop am Südpol hat Gravitationswellen nachgewiesen, die dem ersten Sekundenbruchteil des Universums entstammen.

Während der sogenannten Inflation - im ersten Milliardstel eines Milliardstels eines Milliardstels einer Milliardstel Sekunde seiner Existenz - blähte sich das Universum von mikroskopischen auf kosmische Dimensionen auf. Fluktuationen, winziger als ein Atomkern, schwollen zu Strukturen an, aus denen später ganze Galaxien hervorgehen sollten. "Eine der größten Entdeckungen in der Geschichte der Wissenschaft" nennt Tegmark das.

Parallelwelt ist nicht gleich Parallelwelt

Wem dies schon Schwindel verursacht, der sollte sich für die folgenden Kapitel von Tegmarks Buch gut anschnallen. Denn dort legt der MIT-Kosmologe erst so richtig los. Gravitationswellen, Urknall und Inflation - so abstrakt und bizarr sie dem Normalsterblichen auch erscheinen mögen - sind für Tegmark erst der Anfang. Er wagt sich an die größten, die grundsätzlichsten aller Fragen heran.

"Es scheint, als sei das immer tiefere Verständnis unserer Welt damit verbunden, dass wir die Realität immer aufs Neue ausweiten müssen", erklärt Tegmark. Die Erkundung hinter dem Horizont habe aus Landstrichen Kontinente und schließlich einen ganzen Himmelskörper gemacht; die Teleskope hätten dann die Erde vom Mittelpunkt der Welt zum bloßen Trabanten einer viel gewaltigeren Sonne schrumpfen lassen; diese wiederum hätte sich später als nur eine von Myriaden anderer Sonnen entpuppt, die in einem ewigen Reigen das Zentrum riesiger Galaxien umkreisen. Und nun also nötige die Inflation den Physikern eine weitere Ausweitung ihres Weltbildes ab: Selbst unser Universum erweise sich im Lichte kosmologischer Theorien nur als eines von unendlich vielen anderen Paralleluniversen, gleichsam ein Sandkorn am Strand.

Und als sei das noch nicht ungeheuerlich genug, teilt Tegmark diese Parallelwelten auch noch in unterschiedliche Kategorien ein, von denen eine immer noch unfassbarer anmutet als die andere:

  • Die Existenz von Parallelwelten ersten Grades ist eine Folge der Tatsache, dass die Inflation den Raum auf unendliche Größe aufbläht. Hinter dem für irdische Beobachter sichtbaren Horizont tut sich damit eine Unendlichkeit auf, die genug Platz für beliebig viele andere Welten lässt. So unermesslich ist deren Zahl, dass, so beteuert Tegmark, jede nach unseren Naturgesetzen mögliche Welt irgendwo tatsächlich auch verwirklicht ist.
  • Parallelwelten zweiten Grades sind von Elementarteilchen bevölkert, die auf uns völlig unbekannte Weise miteinander wechselwirken. Viele Varianten der Inflationstheorie sagen nämlich voraus, dass sich der Raum nicht nur einmal, sondern unendlich oft zur Unendlichkeit aufbläht. Und in jeder dieser kosmischen Blasen kristallisiert die während der Inflation geborene Urenergie zu anderen Naturgesetzen.
  • Parallelwelten dritten Grades schließlich sind nach Tegmarks Überzeugung Begleiterscheinungen der Quantenmechanik. Diese gilt zwar als einer der größten Triumphe der modernen Wissenschaft. Was sie aber genau bedeutet, darüber streiten die Physiker bis heute. Tegmark favorisiert eine Lesart, der zufolge alles quantenmechanisch Mögliche tatsächlich auch geschieht - und wenn die Gesetze mehrere Alternativen zulassen, ist jede von ihnen eben in einem anderen Universum verwirklicht. Auf diese Weise gelingt es ihm, den Zufall ganz aus der Natur zu verbannen: Wo immer uns etwas zufällig erscheint, liegt dies nur daran, dass uns eben nur eine der unermesslich vielen existierenden Welten zugänglich ist.

Erst nachdem der Leser den Gewaltritt durch diese drei Typen von Paralleluniversen überstanden hat, holt Tegmark zum letzten Geniestreich aus: der Einführung der Parallelwelten vierten Grades. Anders als die ersten drei Arten von Paralleluniversen, die von anderen Forschern ersonnen wurden, sind diese eine Kopfgeburt Tegmarks selbst.

Das Universum ist Mathematik

Ausgangspunkt ist diesmal ein Rätsel, dass die Physiker schon seit Jahrhunderten umtreibt: Warum nur lassen sich praktisch alle Naturphänomene in die Sprache der Mathematik fassen? Wie tief auch immer die Forscher in die Geheimnisse der Natur eindringen, stets begegnen sie mathematischen Gesetzmäßigkeiten. Ja, mehr noch: Fast hat es den Anschein, als biete sich die Mathematik in umso reinerer Gestalt dar, je näher die Physiker dem Ursprung des Universums kommen.

Das ist für Tegmark der Schlüssel zur Lösung des Rätsels: Irgendwann, wenn die Physiker den letzten Geheimnissen auf den Grund gekommen sind, werde sich die Natur vollständig in Mathematik auflösen. Mit anderen Worten: Das Universum lässt sich nicht nur mit Mathematik beschreiben, es ist nichts anderes als pure Mathematik.

Wenn nun aber, so argumentiert Tegmark weiter, jene mathematischen Gesetze, die unsere Welt hervorbringen, ein Universum darstellen, warum sollte selbiges nicht auch für jedes andere mathematische Gebilde gelten? Kurzum: Tegmarks These zufolge ist jede in sich geschlossene mathematische Struktur als ein eigenes real existierendes Universum zu betrachten. Die Mathematik ist so gesehen nichts anderes als eine Weltenmutter, die unermüdlich Paralleluniversen gebiert.

Alles zu phantastisch, zu versponnen, zu abgedreht? Tegmark begegnet diesem Einwand mit seinem breiten, herzlichen Grinsen. Der Mensch, so meint er, habe im Laufe der Wissenschaftsgeschichte immer wieder aufs Neue den Fehler begangen, zwei Dinge bei weitem zu unterschätzen: "Zum einen die ungeheuren Dimensionen der Realität, in der wir leben, und zum anderen die erstaunliche Fähigkeit des Menschen, diese zu verstehen."


Max Tegmark: "Our Mathematical Universe". My Quest for the Ultimate Nature of Reality. Alfred A. Knopf, New York; 432 Seiten; 21,80 Euro.



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