Unsere Welt zu verstehen:



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Quantenkosmologie:

Die Idee der Quanten-Universen

 
 
Es ist dies ein Versuch der Physiker, die Quantentheorie auf die letzte Domäne anzuwenden, die der Quantisierung bisher standgehalten hat: das Universum selbst.

 


Michio Kaku (2008):
 
Das Konzept der » Quantenkosmologie « scheint zunächst ein Widerspruch in sich selbst zu sein: Es bezieht sich ja die Quantentheorie auf die winzige Welt der Atome und Elementarteilchen, wohingegen die Kosmologie das ganze Universum umfasst.
 
Doch beachten Sie Folgendes: Im Augenblick des Urknalls war das Universum [ wenn es denn endlich sein sollte ] wesentlich kleiner als ein Elektron. Wenn nun aber Elektronen quantisiert werden müssen und das Universum einmal kleiner als ein Elektron war, dann muss auch das Universum in Überlagerungszuständen existieren können.
 
Die Kopenhagener Deutung aber erzeugt Komplikationen, wenn man sie auf das gesamte Universum anzuwenden versucht, da sich nach ihr nur etwas konkretisieren kann, was einen "Beobachter" hat, der seine Wellenfunktion "kollabieren" lässt. Dieser Beobachtungsprozess ist absolut notwendig, die makroskopische Welt zu definieren ...
 
Aber wie kann dass ein "Beobachter" von "außen" die Wellenfunktion des Universums zum Einstrurz bringen?
 


 
Hier zeigt sich, dass Kaku nicht so recht verstanden hat, was man unter dem sog. "Kollaps" der Wellenfunktion denn eigenlich zu verstehen hat. Zudem berücksichtigt er nicht, dass « falls ein Universum durch Quantenfluktuation entstehen kann « natürlich gleich mehrere so entstehen können und die einander dann "Beobachter" wären.
 
Kakus anschließende Behauptung, dass nur Everetts Viele-Welten-Theorie eine Lösung des Problems darstelle, ist demnach grundfalsch.
 
 
Und er schreibt ja selbst:

Michio Kaku (2008):
 
In der Quantenkosmologie begann das Universum als eine Quantenfluktuation des Vakuums, als eine winzige Blase im Raumzeitschaum. Die meisten Baby-Universen im Raumzeitschaum entstehen mit einem Urknall (Big Bang) und enden fast sofort wieder mit einem Riesenkollaps (Big Crunch): Wir sehen sie nie, weil sie so nur extrem klein und extrem kurzlebig sind. Sie tanzen ins Vakuum hinein und wieder heraus, so dass selbst das Nichts von Baby-Universen nur so brodelt — in einem Maßstab allerdings, der zu klein ist, um ihn mit unseren Instrumenten aufspüren zu können.
 
Aus irgend einem Grund aber existieren einige dieser Blasen länger und werden dann, wie etwa unser Universum, sehr groß, was Alan Guth veranlasst hat zu fragen » Is the Universe a Free Lunch? «.
 
In der Quantenkosmologie betrachten die Physiker statt der Schrödinger Gleichung die Wheeler-deWitt-Gleichung: So wie erstere die Wahrscheinlichkeit beschreibt, dass ein Objekt — ein Elektron etwa — sich an der oder jener Stelle im Raum beobachtbar macht, so beschreibt letztere die Wahrscheinlichkeit dafür, ein Universum wie das unsere in diesem oder jenem Zustand vorzufinden.
 
Besonders energisch hat Steven Hawking diesen Standpunkt vertreten: Unser Universum — so denkt er — sei ein ganz besonderes. Die Wellenfunktion des Universums mache es ganz besonders wahrscheinlich, die meisten anderen aber extrem unwahrscheinlich.
 
Im Grunde versucht Hawking, auf diese Weise die Inflationstheorie abzuleiten: Ein Universum, das sich inflationär ausdehnt sei wahrscheinlicher als andere.
 


Nun aber das eigentlich Interessante:

Michio Kaku (2008):
 
Die Theorie, unser Universum sei aus dem » Nichts « entstanden, mag ganz und gar unüberprüfbar erscheinen, ist aber gut verträglich aber mit den folgenden drei einfachen Beobachtungen:

     
  • Viele Physiker haben darauf hingewiesen, wie erstaunlich es sei, dass der Gesamtbetrag der positiven und negativen Ladungen sich in unserem Universum auf exakt Null summiert. Das aber wäre nicht verwunderlich, wenn es aus dem Nichts entstanden wäre (denn auch das Nichts hat ja keine Ladung).
     
  • Unser Universum hat Spin null. Kurt Gödel war viele Jahre bemüht, die Spins bekannter Galaxien zu addieren, um so zu sehen, ob unsere Welt nicht vielleicht doch Spin habe. Er fand kein Anzeichen dafür, und so glauben die Astronomen heute, dass sich der Gesamtspin unseres Universums auf null belaufe (was auch zur Folge hat, dass es kein Gödel-Universum sein kann).
     
    Und tatsächlich: Das Nichts hat keinen Spin, und so sollten auch Universen, die aus dem Nichts entstehen, keinen haben.
     
  • Wäre unser Universum tatsächlich aus dem Nichts entstanden, würde dies auch erklären, weshalb darin die Summe aller Energie, soweit man bisher messen konnte, scheinbar Null ist (wenn man die mit der Gravitation verbundene Energie als negativ sieht). Und tatsächlich: Sollte unser Universum endlich sein, müsste sich der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge, tatsächlich Null als Summe aller Energie ergeben. Auch die Inflationstheorie scheint darauf hinzudeuten, dass die Summe aller Energie unseres Universums erstaunlich gering, wenn nicht sogar Null ist.
     

Wir sehen also:
 
 
Es gibt etwas, das darauf hindeutet,
 
dass unser Universum tatsächlich nur endliche Größe haben könnte.

 
 
Quelle:
  • M. Kaku: Die Physik des Unmöglichen, Rowohlt 2008, Seite 310-313


 


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