AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 14/2009

Kosmologie Eine Zeit vor unserer Welt

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2. Teil: Kein Anfang, kein Ende


Plancklänge wird sie genannt, und sie beträgt etwa 10 hoch minus 33 Zentimeter - eine unvorstellbar winzige Zahl. In einem einzigen Atomkern finden mehr dieser Raumatome Platz als Staubkörner im gesamten Sonnensystem.

Als Bojowald sich vor gut zehn Jahren den Fragen der Gravitation zuwandte, da war es seinen heutigen Mitstreitern bereits gelungen, den Raum zu zerstückeln. Ihre Gleichungen erzeugten eine Art Granulat aus Raum und aus Zeit. Eng verwoben wogt und wallt dieses Raum-Zeit-Geflecht, wenn es von der Wirkung einer Masse in Bewegung versetzt wird. "Schleifen-Quantengravitation": So hatten die Forscher ihre Kopfgeburt getauft.


Doch erst Bojowald gelang es, sich mit Hilfe dieser Gleichungen bis zum Beginn allen Seins vorzutasten. Wie, so seine Frage, spielt sich ein Urknall in diesem Raum-Zeit-Gewebe ab? Und vor allem: Würde er auch dieses Mal nur in sinnlose Unendlichkeiten münden?

Der Durchbruch, meint Bojowald, sei seiner Unkonzentriertheit zu verdanken gewesen. Noch sehr gut kann er sich an den Sommer des Jahres 2000 erinnern, als das nervende Zirpen der Grillen kein Ende nehmen wollte und drückende Hitze seinen Kopf bis spät in die Nacht umnebelte. Der junge Forscher hatte gerade den Umzug von Aachen in die USA hinter sich, alles war neu für ihn hier an der Penn State, und einige Wochen lang hatte für ihn einmal nicht die Physik allein im Mittelpunkt gestanden.

Wahrscheinlich sei nur so zu erklären, dass er, als er sich wieder an den Schreibtisch setzte, alle Sorgfalt fahrenließ und sich in Rechnungen stürzte, die eigentlich zu gar keinem vernünftigen Ergebnis hätten führen dürfen: "Bei etwas klarerem Kopf hätte ich das wohl gar nicht erst versucht", sagt er heute.

Bojowald hatte Glück. Plötzlich schien sich alles zu fügen, und der Forscher erkannte, wie sich in seinen Gleichungen in groben Konturen die Geburt eines Universums abzuzeichnen begann.

Je weiter Bojowald die Zeit zurücklaufen ließ, desto höher sah er die Dichte wachsen. Irgendwann war in jedem Kubikzentimeter die Masse von Abermilliarden Sonnen vereint.

Dann aber, fast scheint der Urknall schon erreicht, verändert sich das Verhalten des Modell-Universums: Plötzlich weigert sich der Raum, sich noch weiter zusammenzuziehen. Einem Schwamm gleich hat er sich bis zum Äußersten voll mit Energie gesogen.

Und dann geschieht es: Der Raum prallt an sich selbst ab.

Mehr noch: Als Bojowald die Uhr in seiner Modellwelt noch weiter bis vor den Ursprung zurückstellte, begann sich der Raum sogar wieder zu spreizen; das Universum, das sich gerade noch in einem unaufhaltbar scheinenden Schrumpfprozess befunden hatte, schwoll wieder an.

Zweierlei war dem jungen Physiker damit gelungen: Er hatte seine Modellwelt heil durch den Urknall manövriert, ohne dass die Gleichungen zusammengebrochen waren. Und: Durch das Nadelöhr des Raum-Abpralls hindurch war es ihm gelungen, einen Blick in ein Universum zu erhaschen, wie es vor dem Urknall existiert haben muss.

Viel kann Bojowald bisher freilich noch nicht über diese Welt vor unserer Welt sagen: "Das Einzige, was wir wissen, ist, dass das Universum vor dem Urknall offenbar invertiert war. Ähnlich wie bei einem Luftballon, der verkehrt herum aufgeblasen wird, war sozusagen das Innere nach außen gekehrt." Welche Bedeutung dies für das Dasein in dem eigenartigen Spiegeluniversum hatte? Das vermag der Forscher nicht zu sagen.

Doch so spärlich auch Bojowalds Erkenntnisse noch sind, könnten sich seine Gleichungen doch als Beginn einer neuen Ära erweisen. Denn erstmals erlauben sie handfeste Aussagen über eine Welt jenseits des bekannten Universums. Das ewige Vergehen und Entstehen von Welten könnte so Gegenstand beobachtender Forschung werden.

Helfen soll dabei eine neue Generation von Satelliten, die empfindlich wie nie zuvor Signale vom anderen Ende des Kosmos auffangen. Bereits im vergangenen Jahr Stellung bezogen hat das Fermi Gammaray Space Telescope, das rätselhafte Blitze extrem hochenergetischer Strahlung am Himmel untersuchen soll.

Hinter sich haben diese Strahlen eine Durchquerung fast des gesamten sichtbaren Weltalls. Wenn aber der Raum tatsächlich, wie von den Schleifen-Quantentheoretikern angenommen, aus Raumatomen besteht, dann müsste sich diese Körnung nach der weiten Reise in Form kleiner Laufzeitänderungen bemerkbar machen. Die Mikrostruktur des Raums lässt sich so also direkt unter die Lupe nehmen.

Aber auch den Urknall selbst hoffen die Forscher schon bald beobachtend studieren zu können. Ein erster Schritt dorthin steht bereits im April auf dem Programm. Dann startet der europäische Forschungssatellit "Planck".

Mit nie zuvor erreichter Präzision soll er Fotos der Hintergrundstrahlung schießen, die den gesamten Kosmos erfüllt. Entstanden ist diese zwar erst rund 380.000 Jahre nach dem turbulenten Ursprung, der die Schleifen-Quantentheoretiker interessiert. Doch weist die Strahlung winzige Schwankungen auf, die Rückschlüsse auch auf die Zeit zuvor erlauben.

Noch gut zehn Jahre wird es dauern, dann, so die Hoffnung von Bojowald und seiner Forschergemeinde, könnten sogar die ersten direkten Signale vom Urknall eintreffen. Im Jahr 2019 nämlich soll das Weltraumobservatorium "Lisa" starten, bestehend aus einem Satellitentrio, das möglicherweise empfindlich genug sein wird, um Gravitationssignale aus den ersten Sekunden dieser Welt auffangen zu können.

Bojowald darf sich also freuen: Es besteht Aussicht, dass er seine Theorie noch zu Lebzeiten durch einen Schnappschuss aus dem Kreißsaal des Universums bestätigt sehen wird.



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