QUANTENKOSMOLOGIE
Sowohl bei Schwarzen Löchern als auch beim Universum als Ganzes gibt es Regionen, in die wir nicht blicken können. Mathematische Ähnlichkeiten zwischen diesen Strukturen könnten helfen, beide besser zu verstehen.
Woher kommt das Universum? Und wie entwickelt es sich in Zukunft weiter? Die Suche nach Antworten auf diese grundsätzlichen Fragen führt uns auf zwei sehr unterschiedliche Skalen: einerseits kosmische Größenordnungen, andererseits die Quantenebene, also die Welt der Atome und Atomkerne.
Für viele Dinge im Weltraum reicht die klassische Kosmologie aus. Sie wird von der Gravitation dominiert und gehorcht den von Einstein aufgestellten Regeln der allgemeinen Relativitätstheorie. Das Reich der Quanten spielt hier keine Rolle. Aber bei manchen Aspekten des Universums ist die Physik der kleinen Skalen nicht vernachlässigbar. In den ersten Augenblicken seiner Entstehung war das Weltall zum Beispiel nicht größer als ein Atom. Diese Epoche lässt sich nur mit einer Quantentheorie der Schwerkraft verstehen, mit der man alle Aspekte der Realität beschreiben könnte – sowohl das um ein Atom kreisende Elektron als auch die Bewegung der Erde um die Sonne. Die Entwicklung so einer Theorie ist das Ziel der Quantenkosmologie.
Die Quantenkosmologie ist nichts für schwache Nerven. Sie ist der Wilde Westen der theoretischen Physik und hat schon viele ehrgeizige Menschen angelockt und enttäuscht. Doch dieses Mal scheint es anders zu sein. 2019 haben Durchbrüche beim Verständnis Schwarzer Löcher – Systeme, bei denen Quantenmechanik und Schwerkraft gleichermaßen wichtig werden – bei der Suche nach Antworten geholfen. Den frisch gefassten Optimismus auf dem Feld habe ich beim Besuch einer virtuellen Konferenz spüren können. Bei einer Diskussionsrunde hatte ich nur mit spärlichem Besuch gerechnet, stattdessen waren bei der Veranstaltung viele der Koryphäen auf dem Gebiet anwesend und strotzten nur so vor Ideen und Motivation.
Es gibt durchaus Anhaltspunkte für einen Zusammenhang zwischen Schwarzen Löchern und unserem Universum als Ganzes. Beide besitzen »Ereignishori-zonte«. Das sind Grenzen, jenseits derer beispielsweise zwei dadurch getrennte Menschen jede Möglichkeit verlieren, miteinander zu kommunizieren.
Ein Schwarzes Loch zieht alles in seinem Umfeld so stark an, dass selbst Licht irgendwann nicht mehr seiner Gravitationswirkung entkommen kann. So entsteht ein kugelförmiger Ereignishorizont um das Zentrum (siehe »Ausweglos«).
Auch unser Universum hat einen Ereignishorizont. Die Tatsache hängt mit einer verblü
