Interview: „Die Mathematik bricht da einfach zusammen“
Der Physiker Martin Bojowald über Anfang und Ende des Universums und eine Welt ohne Zeit
Herr Bojowald, „Universum aus dem Nichts“ heißt das neue Buch Ihres Kollegen Lawrence Krauss. Hat die Physik erklärt, wie alles aus nichts entstehen konnte?
Ich bin da eher skeptisch. Es ist grundsätzlich schwierig, mit dem Begriff „Nichts“ zu arbeiten. Weil es nichts ist, ist es durch keine Formel beschrieben, aber dann kann man auch keine Mathematik und keine theoretische Physik betreiben. Schon Platon hat sinngemäß gesagt: Wer ans Nichts denkt, denkt überhaupt nicht.
Aber laut Quantentheorie tauchen doch ständig Teilchen aus dem Nichts auf und verschwinden wieder. Wenn Materie aus dem Nichts entstehen kann, warum dann nicht ein ganzes Universum?
Tatsächlich können im Vakuum Teilchen scheinbar aus dem Nichts auftauchen. Aber Krauss versucht diesen Übergang nicht nur auf Materie anzuwenden, sondern auf das ganze Universum, das auch Raum und Zeit einschließt. Das ist viel schwieriger, weil man dann auch zeigen muss, wie die Zeit aus dem Nichts entsteht. Das können wir bisher nicht.
Wenn man die Geschichte des Universums mit der allgemeinen Relativitätstheorie zurückverfolgt, dann landet man bei einem Zustand unendlicher Hitze und Dichte, einer Singularität, dem Urknall. War das nicht der Anfang von allem?
Es ist oft so dargestellt worden, auch von Stephen Hawking, dass das wirklich der Anfang des Universums war. Aber das war nie stichhaltig. Die Mathematik bricht da einfach zusammen. Deswegen kann man die Singularität nicht wirklich als Teil des kosmologischen Modells nutzen. Die Urknall-Singularität ist ein Problem. Die große Frage ist, wie man sie eliminieren kann.
Was wäre denn die Alternative?
Das alles schon immer da war. Der Urknall wäre dann nicht der Entstehungspunkt, sondern ein Übergang. Ein kollabierendes Universum zog sich immer weiter zusammen, bis die abstoßenden Kräfte so stark wurden, dass sich die Bewegung umkehrte: Das expandierende Universum, in dem wir leben.
Ein zyklisches Universum, das immer wieder in sich zusammenfällt und neu geboren wird?
In den letzten paar Jahren hat sich eine weitere Möglichkeit ergeben: dass es vorher schon etwas gab, aber ohne Zeit. Das könnte man als Anfang unseres Universums betrachten, aber es wäre auch keine Entstehung aus dem Nichts. Und das ist mathematisch konkret beschrieben worden.
Wie muss ich mir das vorstellen, ein Universum ohne Zeit?
Heute ist die Durchschnittsdichte im Universum etwa ein Atom pro Kubikmeter. Das Universum, von dem ich jetzt spreche, das entspricht mehr als einer Billiarde Sonnen, die auf die Größe eines einzigen Protons konzentriert wurden. Es ist, als wäre die Dichte so extrem, dass selbst die Zeit nicht hindurchkommt.
Ist das nicht beides gleichermaßen schwer vorzustellen? Ein Universum, das schon immer existiert hat, und eines, das aus dem Nichts entstanden ist?
Wenn ich einfach nur auf die Mathematik schaue, ist es leichter, sich etwas vorzustellen, das schon immer da war. Der Übergang von nichts zu etwas ist dagegen schwierig. Im Übrigen gilt das ja nicht nur für den Anfang des Universums, sondern auch für das Ende, denn wahrscheinlich wird das Universum für immer existieren. Eine unendliche Zeit, die das Universum existiert hat, und eine unendliche Zeit, die es noch existieren wird, das ist eigentlich kein Unterschied.
Martin Bojowald (40) ist Physiker an der Pennsylvania-State-Universität und beschäftigt sich dort mit Kosmologie. Die Fragen stellte Kai Kupferschmidt.