Bill Bryson: Eine kurze Geschichte von fast allem

Wilson und Penzias wussten immer noch nicht, woher die Geräusche kamen; sie riefen Dicke in Princeton an, beschrieben ihm ihr Problem und hofften, er würde eine Lösung vorschlagen. Dicke war sofort klar, was die beiden jungen Männer gefunden hatten. Als er den Hörer aufgelegt hatte, sagte er zu seinen Kollegen: »So Jungs, man hat uns überrundet.«

Kurz darauf erschienen im Astrophysical Journal zwei Artikel: In dem einen beschrieben Penzias und Wilson ihre Erfahrungen mit dem Zischen, in dem anderen erklärte Dickes Arbeitsgruppe, worum es sich dabei handelte. Obwohl Penzias und Wilson nicht nach der kosmischen Hintergrundstrahlung gesucht hatten, obwohl sie sie nicht erkannten, nachdem sie sie gefunden hatten, und obwohl sie auch ihre Eigenschaften in keinem Fachaufsatz beschrieben oder interpretiert hatten, erhielten sie 1978 den Nobelpreis für Physik. Den Wissenschaftlern in Princeton blieben nur freundliche Worte. Dazu schrieb Dennis Overbye in Das Echo des Urknalls, Penzias und Wilson hätten die wahre Bedeutung ihrer Entdeckung erst verstanden, als sie darüber etwas in der New York Times gelesen hätten.

Nebenbei bemerkt: Die Auswirkungen der kosmischen Hintergrundstrahlung hat jeder von uns schon einmal erlebt. Man braucht nur den Fernseher auf einen nicht belegten Kanal einzustellen: Das »Schneegestöber«, das man dort sieht, wird zu ungefähr einem Prozent von diesem uralten Überbleibsel des Urknalls hervorgerufen. 9Wer sich das nächste Mal beschwert, dass es im Fernsehen nichts zu sehen gibt, sollte daran denken, dass man immer bei der Geburt des Universums zusehen kann.

Obwohl alle vom Urknall reden, werden wir in vielen Büchern gewarnt, man solle sich darunter keine Explosion im üblichen Sinn vorstellen. Es war vielmehr eine riesige, sehr plötzliche Ausdehnung von ungeheuren Ausmaßen. Aber wodurch wurde sie ausgelöst?

Eine Vorstellung besagt, die Singularität sei vielleicht der Überrest eines früheren, zusammengebrochenen Universums - danach wären wir nur Teil eines ewigen Kreislaufs, in dem sich Universen ausdehnen und zusammenziehen wie der Blasebalg an einem Sauerstoffgerät. Andere führen den Urknall auf ein so genanntes »falsches Vakuum«, ein »Skalarfeld« oder eine »Vakuumenergie« zurück - in jedem Fall auf eine Qualität oder ein Etwas, das in das bestehende Nichts ein gewisses Maß an Instabilität hineinbrachte. Dass aus dem Nichts ein Etwas hervorgeht, erscheint unmöglich, aber die Tatsache, dass vorher nichts da war und jetzt ein Universum existiert, ist der Beweis, dass es möglich ist. Vielleicht ist unser Universum nur ein Teil vieler größerer Universen, von denen manche in anderen Dimensionen existieren, und vielleicht laufen ständig und überall Urknalle ab. Möglicherweise hatten Raum und Zeit auch vor dem Urknall eine völlig andere Form, die wir uns in ihrer Fremdartigkeit nicht vorstellen können, und der Urknall stellt eine Art Übergangsphase dar, in der das Universum sich von einer unbegreiflichen Form in eine andere verwandelte, die wir beinahe verstehen können. »Das sind schon fast religiöse Fragen«, erklärte der Kosmologe Dr. Andrei Linde aus Stanford im Jahr 2001 der New York Times.

In der Urknalltheorie geht es eigentlich nicht um den Urknall selbst, sondern um das, was danach geschah. Nicht lange danach, wohlgemerkt. Nachdem die Wissenschaftler eine Menge Mathematik betrieben und genau zugesehen haben, was in Teilchenbeschleunigern vor sich geht, können sie heute nach eigenen Angaben bis 10 -43Sekunden nach dem Augenblick der Schöpfung zurückblicken -damals war das Universum noch so klein, dass man es nur mit dem Mikroskop hätte sehen können. Wir brauchen nicht jedes Mal in Ohnmacht zu fallen, wenn uns ungewöhnliche

Zahlen begegnen, aber von Zeit zu Zeit sollten wir vielleicht doch innehalten und uns daran erinnern, wie erstaunlich und unbegreiflich sie sind, 10 -43ist gleichbedeutend mit 0,0000000000000000000000000000000000000000001 oder einer zehn millionstel billionstel billionstel billionstel Sekunde.* 11

Was wir heute über die ersten Augenblicke des Universums wissen oder zu wissen glauben, geht zum größten Teil auf die »Inflationstheorie« zurück, einen Gedanken, der erstmals 1979 von einem jungen Teilchenphysiker namens Alan Guth geäußert wurde. Guth - er arbeitete damals in Stanford und ist heute am Massachusetts Institute of Technology tätig - war damals 32 und hatte nach eigenem Eingeständnis zuvor noch nicht viel zuwege gebracht. 12Vermutlich wäre er nie auf seine großartige Idee gekommen, wenn er nicht einen Vortrag

*Ein paar Worte über wissenschaftliche Schreibweisen: Da sehr große Zahlen umständlich zu schreiben undfast unmöglich zu lesen sind, bedient man sich einer verkürzten Form mit Zehnerpotenzen (das heißt mit Vielfachen von 10). Aus 10000000000 wird beispielsweise 1010,und 6500000 wird zu 6,5 x 106. Grundlage sind ganz einfach die Vielfachen von 10: 10x10 (oder 100) wird zu 102, 10 x 10x10 (oder 1000) ist 1&, und immer so weiter. Die kleine hochgestellte Zahl gibt an, wie viele Nullen auf die groß geschriebene Grundzahl folgen. Negative Werte bedeuten eigentlich das Spiegelbild: Dann besagt der Exponent, wie viele Stellen rechts nach dem Dezimalkomma stehen (10"4bedeutet 0,0001). Ich finde das Prinzip zwar gut, aber es verblüfft mich dennoch immer wieder, dass jemand aus »1,4 x 109km « sofort 1,4 Milliarden Kubikkilometer herausliest, und nicht weniger wundere ich mich darüber, dass man lieber das erste als das zweite drucken lässt (insbesondere in Büchern für ein Laienpublikum - aus einem solchen stammt das Beispiel). Ich gehe davon aus, dass viele Leser mathematisch ebenso wenig bewandert sind wie ich, deshalb werde ich solche Schreibweisen sparsam verwenden; manchmal sind sie allerdings nicht zu vermeiden, schon gar nicht in einem Kapitel, das von kosmischen Maßstäben handelt.

über den Urknall gehört hätte, den ausgerechnet Robert Dicke hielt. Der Vortrag weckte bei Guth das Interesse für Kosmologie und insbesondere für die Entstehung des Universums. 13

Am Ende kam dabei die Inflationstheorie heraus. Sie besagt, das Universum habe einen kurzen Augenblick nach Anbeginn der Schöpfung eine drastische Ausweitung erlebt. Es wurde »aufgeblasen« - eigentlich lief es vor sich selbst davon, und seine Größe verdoppelte sich alle 10 -34Sekunden. 14Die ganze Episode dürfte nicht länger als 10 Sekunden gedauert haben - eine millionstel millionstel millionstel millionstel millionstel Sekunde -, aber in dieser Zeit wurde das Universum von einem Gebilde, das man in der Hand halten konnte, zu etwas mindestens 10000000000000000000000000 Mal Größerem. 15Die Inflationstheorie erklärt die Wellen und Wirbel, die unser Universum möglich machen. Ohne sie gäbe es keine Materieklumpen und damit auch keine Sterne, sondern nur treibende Gase und immerwährende Dunkelheit.

Wenn Guths Theorie stimmt, entstand nach ungefähr einem Zehnmillionstel einer billionstel billionstel billionstel Sekunde die Schwerkraft. Nach einem weiteren lächerlich kurzen Zeitraum kamen der Elektromagnetismus sowie die starken und schwachen Kernkräfte hinzu - das Material der Physik. Einen Augenblick später folgten Schwärme von Elementarteilchen - das Material der Materie. Aus dem Nichts gab es plötzlich Schwärme von Photonen, Protonen, Elektronen, Neutronen und vieles andere - von jedem nach der Standard-Urknalltheorie etwa 10 79bis 10 89Stück.

Das sind natürlich unvorstellbare Mengen. Wir brauchen uns nur zu merken, dass nach einem einzigen entscheidenden Augenblick plötzlich ein riesiges Universum da war - es hat nach der Theorie einen Durchmesser von mindestens 100 Milliarden Lichtjahren, könnte aber auch noch viel größer oder sogar unendlich groß sein. Dieses Universum bot alle Voraussetzungen für die Entstehung der Sterne, Galaxien und anderer komplizierter Systeme. 16