Kosmologie Was vor dem Urknall geschah

Ein neues Modell soll Einblicke in die Zeit vor dem Urknall ermöglichen. Ein deutscher Physiker glaubt berechnen zu können, welche Eigenschaften das Universum vor unserem Universum gehabt haben könnte. Ganz nebenbei führt sein Modell noch ein neues Phänomen ein: die kosmische Vergesslichkeit.

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Menschen mögen Ordnung und Strukturen. Dinge sollten einen Anfang haben und möglichst auch ein Ende, die Unendlichkeit macht eher Angst. Umso dankbarer nimmt man da zur Kenntnis, dass unser Universum einen Anfangspunkt hatte: den Urknall. Vor rund 14 Milliarden Jahren soll quasi aus dem Nichts all das entstanden sein, was wir am Nachthimmel bewundern dürfen. Seitdem dehnt sich das Universum stetig und immer schneller aus. Die Frage, was vor dem Urknall war, ist für Verfechter der Urknall-Theorie unsinnig - weil nicht nur der Raum, sondern auch die Zeit erst seit dem Big Bang existiert.

"Big Bounce" (Zeichnung): Ein Zustand mit anfangs wenigen Fluktuationen prallt zurück und entwickelt größere Fluktuationen (rechts)
Penn State / Martin Bojawald

"Big Bounce" (Zeichnung): Ein Zustand mit anfangs wenigen Fluktuationen prallt zurück und entwickelt größere Fluktuationen (rechts)

Doch seit einiger Zeit stellen Physiker diesen kategorischen Anfangspunkt des Universums in Frage. Der Kosmologe Paul Steinhardt von der Princeton University glaubt sogar an ein zyklisches Universum. Ein "Big Bang" folge auf den anderen, das Universum kontrahiere und expandiere immer wieder aufs Neue, schrieb er im Jahr 2002 gemeinsam mit seinem Kollegen Neil Turok im Magazin "Science".

Der deutsche Physiker Martin Bojowald weckt nun in einem Aufsatz für das Fachblatt "Nature Physics" die Hoffnung, dass man vielleicht eines Tages in die Zeit vor dem Urknall blicken kann - zumindest indirekt. Dass es ein Davor gibt, ist für ihn keine Frage mehr. Bojowald, der an der Pennsylvania State University forscht, beruft sich auf ein Modell aus der sogenannten Schleifen-Quantengravitation (Loop Quantum Gravity), mit der Physiker die extremen Zustände kurz nach dem Urknall beschreiben können.

Die Schleifen-Quantengravitation wurde entwickelt, um Quantenphysik und die allgemeine Relativitätstheorie zu vereinigen - sie ist eine wichtige Alternative zur Stringtheorie. Die neue Theorie soll auch noch bei den extremen Dichten und Drücken nahe dem Urknall funktionieren. "Einsteins Relativitätstheorie schließt die Quantenphysik nicht ein, die man braucht, um die extrem hohen Energien zu beschreiben, die das Universum in seinen Anfängen bestimmten", sagt Bojowald.

Indirekte Beobachtungen möglich

Das Verrückte an der Schleifen-Quantengravitation ist, dass sie den Urknall als solchen in Frage stellt. Statt eines "Big Bang" habe es einen "Big Bounce" gegeben, postulierte Abhay Ashtekar von der Pennsylvania State University vor einem Jahr: Der Urknall sei in Wahrheit eine Art Abpraller. Das Universum habe sich infolge der Gravitation so weit zusammengezogen, bis die Quanteneigenschaften schließlich der Schwerkraft entgegengewirkt hätten. Sein Team habe zeigen können, "dass es tatsächlich einen Quanten-Rückstoß gibt", erklärte Ashtekar.

Bojowald, der vom Potsdamer Einstein-Institut zur Pennsylvania State University gewechselt ist, geht mit seinem Modell nun noch einen Schritt weiter: "Ein direkter Blick in die Vergangenheit vor dem Urknall ist nicht möglich", sagt er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Aber indirekte Beobachtungen können sehr wohl darüber Aufschluss geben."

In seinem Modell existiere "definitiv" ein Universum vor dem Urknall. Dies sei, verglichen mit anderen Modellen, "schon ein Fortschritt". Die zeitliche Entwicklung der Größe des Universums sei etwa spiegelbildlich zur derzeitigen gewesen.



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