Universum ohne Urknall

Viele Beobachtungen stützen das Urknallmodell. So wie immer noch die meisten Wissenschaftler glauben, hat unser Universum vor etwa 13.7 Milliarden Jahren seinen Anfang im Urknall genommen.
Doch dies ist nicht mehr unumstritten, seit es Bestrebungen gibt, eine vereinheitlichte Theorie der Physik zu entwickeln und die Quantentheorie mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zu einer Theorie der Quantengravitation zu vereinigen.

Der Urknall wird oft als Anfang von allem gesehen, was unser Universum ausmacht.
Alle Materie, alle Energie, alles, was wir kennen, entstand erst mit dem Urknall.
Doch war der Urknall wirklich der Beginn des Universums? Theorien zur Quantengravitation sagen etwas anderes!

Der Urknall bzw. die Urknallsingularität, ein Punkt unendlich hoher Dichte, Temperatur und Raumzeitkrümmung ergibt sich aus der Allgemeinen Relativitätstheorie, andererseits bricht aber die Allgemeine Relativitätstheorie bei Unendlichkeiten zusammen, sie stößt dort an ihre Grenzen.
Wenn eine Theorie Singularitäten vorhersagt, ist dies gleichzeitig ein Zeichen dafür, dass die Theorie modifiziert werden muss.
Die Allgemeine Relativitätstheorie ist demnach eine nur unvollständige Theorie, die alleine den Beginn unserer Welt nicht erklären kann.

Wenn es um mikroskopische Größenskalen geht und extrem große Massen oder Energien, machen sich Quanteneffekte bemerkbar, die die Allgemeine Relativitätstheorie jedoch völlig unberücksichtigt lässt.

Aus den beiden wichtigsten Ansätzen für eine Theorie der Quantengravitation, der Stringtheorie sowie der Schleifenquantengravitation, ergibt sich, dass der Urknall nicht mehr der Anfang des Universums ist, sondern nur ein Übergang von einer Welt in eine andere in einem quasi ewig existierenden Universum.

In der Stringtheorie und der Schleifenquantengravitation besitzt der Raum keinen kontinuierlichen Charakter mehr wie in der Allgemeinen Relativitätstheorie, sondern einen diskreten wie in der Quantentheorie. D. h., der Raum ist nicht beliebig oft unterteilbar. Stattdessen existiert ein kleinstmögliches Raum- und Volumenelement. Die Existenz einer Singularität, eines unendlich kleinen Punkts, wäre somit unmöglich.

Ein von der Schleifenquantengravitation vorgeschlagenes Szenario geht davon aus, dass der anfängliche Zustand hoher Dichte, den wir als Urknall und Beginn dieser Welt begreifen, entstand, als ein zuvor bereits existierendes Universum zunächst unter der Anziehungskraft der Gravitation kollabierte.
Im kontinuierlichen Raum der Allgemeinen Relativitätstheorie kann beliebig viel Energie gespeichert werden, in einem Raum gemäß Schleifenquantengravitation lässt sich wegen seiner diskreten Struktur aber nur eine endliche Menge Energie unterbringen, was dazu führt, dass niemals ein Zustand unendlicher Dichte, also eine Singularität, entstehen kann.
Die diskrete Struktur der Raumzeit führt hier vielmehr dazu, dass bei sehr großen Energiedichten Abstoßungskräfte ins Spiel kommen. Die Gravitationskraft, die wir nur als anziehende Kraft kennen, wird abstoßend. Als Folge expandiert dann das Universum wieder.
Dieser Vorgang wird auch Rückprall, von dem englischen Begriff “bounce”, genannt. Die Singularität des Urknalls wird also durch einen “großen Rückprall” oder Sprung ersetzt, wie es der Physiker Martin Bojowald, einer der Verfechter dieser Theorie, formuliert hat.
In diesem Szenario existiert das Universum ewig. Es implodierte, erreichte die maximal zulässige Dichte beim Rückprall und explodierte wieder.

Der Urknall wäre demnach nicht mehr der Beginn unserer Welt im eigentlichen Sinne, der Beginn des Universums, sondern nur ein Übergang aus einem vorhergehenden Zustand des Universums in einen anderen.

Ein ewiges Universum, in dem der Urknall nur einen Ãœbergang in der Entwicklung des Kosmos darstellt, kann ein durchaus beruhigendes Gefühl vermitteln, sind doch Fragen wie etwa “Was war vor dem Urknall?” nur sehr unbefriedigend zu beantworten und eher im Philosophischen angesiedelt.
Ebenso konnte bisher in der Physik nicht erklärt werden, wie denn der Übergang von dem NICHTS vor dem Urknall, wo es weder Zeit noch Raum noch Materie oder Energie gab, zu ETWAS stattgefunden haben könnte.

[Blogbeitrag von A. Ewers]