KOSMOLOGIE
Blick durch den Big Bounce (2)

Zurück zum ersten Teil: Ein Blick in die Zeit vor dem Urknall

Nach der Quanten-Gravitationstheorie besteht die sogenannte Raumzeit, also das fundamentale Gerüst unseres Universums, aus eindimensionalen Quantenfäden. In der Nähe des Big Bounce herrschten extreme Bedingungen, durch die diese Fäden äußerst gespannt sind, wodurch die Gravitation plötzlich abstoßend wurde. Anstatt also in einer Singularität zu verschwinden - wie es nach Einsteins Gleichungen hätte der Fall sein müssen - dehnte sich das Universum plötzlich wieder aus - unser expandierendes Universum war geboren. Nach der Theorie gab es also vor unserem Universum ein anderes, sehr ähnliches Universum, das sich allerdings nicht ausdehnte, sondern zusammenzog.

Um nun mehr über dieses Vorgänger-Universum zu erfahren, musste Bojowald ein neues mathematisches Modell entwickeln: "Die bisherigen Methoden lieferten nur schrittweise Näherungen an die Lösung, die nicht so allgemein und umfassend war, wie man sich das wünscht", erläutert er. So entwickelte der Wissenschaftler eine analytische Lösung für die Gleichungen, die nicht nur exakter, sondern auch deutlich kürzer und einfacher war. "Das bisherige nummerische Modell sah sehr kompliziert aus, lieferte aber eine sehr saubere Lösung, was schon ein Hinweis darauf war, dass es eventuell eine mathematische Vereinfachung geben könnte."

Bojowalds Gleichungen benötigen Parameter, die den Zustand unseres heutigen Universums sehr genau beschreiben. Nur so können die Wissenschaftler in die Vergangenheit zurückrechnen und den Zustand des Universums zu früheren Zeiten bestimmen. Außerdem enthält das Modell einige freie Parameter, also Daten, die man nicht genau kennt, die aber nötig sind, um bestimmte Eigenschaften zu beschreiben. Dabei entdeckte Bojowald, dass zwei dieser freien Parameter sich gegenseitig ergänzen: einer spielt fast ausschließlich vor dem Big Bounce, der andere nur danach eine Rolle.

Diese beiden Parameter stehen für die "Quantenunschärfe" im gesamten Universum vor und nach dem Big Bounce. "Diese Unschärfen entstehen, wenn man ein System aus der Quantensicht betrachtet, es also beispielsweise mit der Quanten-Gravitations-Theorie berechnet", erläutert Bojowald. "Das ist vergleichbar mit der Unschärferelation in der Quantenphysik, die eine Beziehung zwischen der Position eines Objektes und seiner Geschwindigkeit herstellt. Wenn man das eine misst, kann man das andere nicht bestimmen."

Ähnliches scheint auch für die gefundenen Unschärfefaktoren vor und nach dem Big Bounce zu gelten: "Der genaue Unschärfefaktor des gesamten Universums vor dem Big Bounce kann man niemals mit Werten aus dem heutigen Universum bestimmen, auch nicht mit den besten Messungen, die je möglich sein werden", so Bojowald. Dies dürfte eine weitere Schwierigkeit darstellen, wenn man versuchen möchte mehr über die Materie im Universum vor dem Big Bounce zu erfahren.

Trotzdem bietet sein Modell nach Ansicht Bojowalds viele Vorteile: "Bei früheren nummerischen Modellen hat man schlecht erkennen können, welche freien Parameter es gibt und wie ihr Einfluss aussah. Das ist bei diesem Modell anders." Und Bojowald machte noch eine Entdeckung: Mindestens ein Parameter aus dem früheren Universum überlebt den Big Bounce nicht. Die Folge sei, so Bojowald, dass sich Universen, die aufeinander folgen, nie exakt gleichen werden. "Das immer wieder neue Entstehen von identischen Universum scheint durch eine Art eingebaute kosmische Vergesslichkeit verhindert zu werden."