Das Mysterium Universum: in Raum und Zeit

Wie begann alles, wie wurde alles, wie endet alles? Ein Teilchenphysiker erzählt und deutet die Welt.

Die Frage nach dem „Woher?“, nach der Entstehung der Welt, beschäftigt die Menschheit, seit Individuen denken, sich symbolische Vorstellungen entwerfen können. Es handelt sich dabei um die größten Erzählungen aller Kulturen. Während sich die früheren mit Mythen begnügen mussten, haben die heutigen die Naturwissenschaften an ihrer Seite. Die Nachfolge der Theologen haben die Kosmologen und Teilchenphysiker angetreten, auch wenn die allermeisten Menschen deren komplexe Berechnungen, Messungen, Theorien und Hypothesen nicht nachvollziehen können. Die Faszination des Themas aber ist ungebrochen.

So hat der italienische Teilchenphysiker Guido Tonelli, der an der Entdeckung und Erforschung des spektakulären Higgs-Bosons beteiligt war, mit weiten Ausgriffen auf die kosmologische Forschung ein Buch vorgelegt, das die Geschichte des Universums vom Urknall bis heute verdichtet erzählt. In extremster Zeitlupe wird beschrieben, was sich in winzigsten Bruchteilen der ersten Sekunde bei der Entstehung von Raum und Zeit abgespielt hat – oder abgespielt haben könnte, während die späteren Jahrmilliarden eher im Zeitraffer erscheinen.

Der Autor beschreibt anhand der vier Grundkräfte, die das Universum im Großen wie im Kleinsten bestimmen – starke Kernkraft, schwache Kernkraft, elektromagnetische Kraft und Schwerkraft –, die Wechselwirkungen, die aus einem „Vakuum“ das Ungeheure, Unfassbare entstehen ließen. Dabei meint Vakuum allerdings nicht „Leere“, was wir gewöhnlich mit dem Begriff verbinden, sondern nur eine Nullsumme, eine Nullenergie, die sich aus der gemittelten Gesamtbilanz aus „positiven“ wie „negativen“ Werten ergibt. Im Grunde, so erklärt der Forscher, leben wir heute weiterhin in einem Vakuum, bezogen auf die Energiebilanz des gesamten Universums.

Wenn dieses aber im Urpunkt der „Singularität“ ausgeglichen war, wie konnte es dann zu dem schlagartigen Explodieren, überhaupt erst zur Bildung von Masse und Materie kommen, aus der das Universum entstand und – weiterhin an den Rändern auseinanderdriftend – dauerhaft entsteht? Die üblichen Vorstellungen versagen, im Letzten auch die Gleichungen. Das schließt dennoch gewisse Vorstellungen – Spekulationen – nicht aus, wonach leichteste Kräuselungen, Schwankungen im Quantenbereich, eine Art positiven Energieschaum entstehen ließen, der, kurzzeitig angebremst und dadurch extrem verdichtet, einen Schub erzeugte, der die Transformation des Ganzen hin zu einer gewaltigen Explosion einleitete. Geradezu wie in einer Inflation blies sich die „Blase“ auf und schleuderte sich zu einem Universum aus. Faktisch enthielt diese Blase bereits alle Energie des heutigen Kosmos – und vermutlich ebenfalls die seltsame dunkle Masse und dunkle Energie, die heute für die Gravitationsphänomene wie auch den Fluchttrieb gefordert werden, weil anders die Beobachtungen nicht zu erklären sind. Während im Raum selber nichts schneller sein kann als Lichtgeschwindigkeit, scheint der Ur-Raum selber schneller gewesen zu sein.

Das Feld des Higgs-Bosons wiederum verlieh den Elementarteilchen, die sich darin verfangen hatten, nach etwa einer hundertmilliardstel Sekunde Masse. Nach einer millionstel Sekunde verbanden sich mithilfe von Gluonen Quarks zu Protonen und Neutronen. Und erst nach etwa 380000 Jahren gelang es Photonen, sich aus einem Wechselspiel mit den Elektronen zu lösen, um sich als Lichtstrahl durch die – sich allmählich auflösende Finsternis eines Nebels aus Elementarteilchen, Atomkernen, Plasma und verschiedenster Materie – zu bewegen. Es ward Licht – allerdings endgültig erst nach einer erneuten, zwischenzeitlichen, Finsternis.

Bis sich erste Sterne bildeten, vergingen mindestens 200 Millionen Jahre, 500 Millionen bis vier Milliarden Jahre, in denen sich die Sterne zu Galaxien versammelten, die sich wiederum teilweise mit anderen Galaxien zu größeren Superhaufen „organisierten“. Wohin wird das laufen, wo enden? Unsere Sonne jedenfalls wird bereits „erloschen“ sein, wenn sich unsere Milchstraße mit mehr als zweihundert Milliarden Sternen mit der benachbarten Andromeda-Galaxie in einem turbulenten Prozess „verbindet“. Kosmos? Ordnung? Eigentlich – so Tonelli – stürzt alles in und zwischen den momentan geschätzten zweihundert Milliarden Galaxien von einer Katastrophe gigantischer Wechselwirkungen in die nächste. „Ordnung“ gibt es nur partiell. Sie ist eine Fiktion. Wir müssten uns verabschieden von der Vorstellung einer kosmischen Harmonie, die uns und alles umfängt.

Verschiedenste seltsame Erscheinungen werden ansatzweise gedeutet: Schwarze Löcher, Quasare, Pulsare … Mit stringtheoretischen Überlegungen, Spekulationen über Multiversen oder Hypothesen der Zeit befasst sich Tonelli hier nicht. Wohl aber damit, dass es neben der heute gemessenen Flut an Teilchen viele weitere geben könnte, die einmal waren, aber womöglich nicht mehr sind, die aber für das Standardmodell notwendig waren – oder weiterhin sind. Stimmt dieses überhaupt? An entscheidenden Punkten sind Tonellis Mutmaßungen ohnehin eher spekulativer Natur als empirisch zu verifizieren. Viele Deutungen des Rätselhaften bleiben trotz aller auf Messungen und mathematischen Konstruktionen beruhenden Vermutungen doch recht vage. Das reale Nicht-Wissen wird dann eher „meta-physisch“ gefüllt mit Erklärversuchen, die auf nicht mehr zwingend logische Vorstellungen beziehungsweise Bilder ausgreifen.

Tonelli räumt ein: „Die Physik durchläuft augenblicklich einen tiefgreifenden Wandel. Da das letzte noch fehlende Teilchen (mit Higgs; d. Red.) inzwischen aufgespürt wurde, hat das Standardmodell der fundamentalen Wechselwirkungen Vollständigkeit erlangt. Aber gerade in dem Moment, in dem ein weiterer Triumph dieser Theorie gefeiert wird, wissen alle um die geradezu peinlich lange Liste der Phänomene, für die sie keine Erklärung liefert.“ Das betrifft vor allem die dunkle Materie und die dunkle Energie.

Staunen und Erschaudern fallen angesichts dieser die gewöhnliche Logik sprengenden Phänomene ineinander. In religiöser Perspektive öffnet sich nochmals neu die Frage nach dem Anfang aller Anfänge und dem Ende aller Dinge – und weshalb dermaßen riesige Dimensionen von Zeit „vergingen“, in denen nichts, aber auch gar nichts irgendetwas mit Göttlichem in Verbindung brachte, Gott „denken“ konnte. Kein Wunder, dass das Strahlen einer Theologie, die sich diesen Dimensionen nicht wirklich aussetzt, angesichts der überwältigenden Erkenntnisse schwach und schwächer werden muss. Das Rätsel des Universums ist eben doch mehr als das: ein echtes Mysterium.

Das Buch ist populärwissenschaftlich geschrieben, doch setzt es Kenntnisse der Physik – nicht nur in den Begrifflichkeiten – voraus, die weit über Gymnasialstoff hinausreichen. Ein Glossar hätte dem Werk gutgetan.

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Tonelli, Guido

GenesisDie Geschichte des Universums in sieben Tagen

Verlag C.H. Beck, München 2020, 219 S., 22 €

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