Herzlich Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise
durch das Universum, deinem Podcast zum Entspannen,
Loslassen und lernen. Wenn dir unser Podcast gefällt,
bewährt ihn bitte, denn das hilft uns, weitere Folgen dieser
Art zu produzieren. Stell dir vor, du lehnst dich
zurück und richtest den Blick auf etwas, das so klein war,
dass jede Vorstellung daran scheitert und dennoch in einem
winzigen Augenblick zu allem wurde, was wir heute kennen.
Die kosmische Inflation ist genau das.
Ein Moment am Anfang der Zeit, in dem das Universum sich auf
eine Weise ausdehnte, die jede Anschauung springt.
In weniger als einem Wimpernschlag, in einer Spanne,
die kürzer ist als alles, was unsere Sprache fassen kann,
wuchs der Raum um einen Faktor, der sich kaum noch in Worten
ausdrücken lässt. Wir sprechen von einer
Zeitspanne zwischen etwa 10, hoch 36 und 10, hoch 32
Sekunden. Nach jenem Beginn, den wir
gemeinhin als Urknall bezeichnen, in dieser Phase, so
die heute am breitesten getragene Theorie, wuchs jede
Strecke im Raum mindestens um den Faktor 10 hoch 26.
Manche Modelle sprechen von noch weit größeren Vervielfachungen.
Also eine Region, die kleiner war als ein Atomkern, wurde so
groß wie ein Apfel, ein Haus, eine Stadt, ein Sonnensystem.
Und das alles im Bruchteil eines einer Sekunde, bevor wir uns
dieser Vorstellung weiter nähern, lohnt es sich, einen
Schritt zurückzutreten und zu klären, woher die Idee überhaupt
kam. Der amerikanische Physiker Ellen
Good schlug das Modell der Inflation im Jahr 1980 vor, in
einem Aufsatz ist den er im Jahr darauf in der Fachzeitschrift
Physical Review D veröffentlichte.
Er war damals noch ein junger theoretischer Physiker und
beschäftigte sich eigentlich mit der Frage, warum bestimmte
Teilchen, die in den Großen vereinheitlichten Theorien der
Teilchenphysik vorhergesagt wurden, im Universum nicht
gefunden werden, aus dieser zunächst eher technischen Frage
entwickelte sich eine Idee, die das ganze Bild des frühen
Universums verändern sollte. Er erkannte, dass eine kurze
Phase exponentieller Ausdehnung mehrere Probleme der bis dahin
gängigen Urknalltheorie auf einen Schlag lösen könnte.
Etwa zur gleichen Zeit, etwas später aber unabhängig,
formulierte andré Linde in der Sowjetunion sowie Andreas
Albrecht und Paul Steinhart in den Vereinigten Staaten
verfeinerte. Versionen, die einige
technischen Schwierigkeiten der ursprünglichen Fassung
beseitigen und die Theorie in jene Form brachte, die heute in
den meisten Lehrbüchern steht. Um zu verstehen, welche Probleme
die Inflation lösen sollte, müssen wir kurz auf die Lage der
Kosmologie um das Jahr 1980 blicken.
Damals war die sogenannte heiße Urknalltheorie bereits gut
etabliert. Man wusste seit den späten 1900
20er Jahren durch die Arbeiten von Edwin Hubble, dass sich das
Universum ausdehnt. Man hatte 1965 durch Arno
Pentias und Robert Wilson zufällig die kosmische
Hintergrundstrahlung entdeckt, jene schwache
Mikrowellenleuchten, das aus allen Richtungen des Himmels
kommt und als Echo eines frühen, sehr heißen Zustands gilt.
Hierzu haben wir übrigens eine Folge ebenfalls gemacht, die ich
verlinke. Für diese Entdeckung erhielten
beide 1978 den Nobelpreis für Physik.
Man konnte rechnerisch nachvollziehen, wie in den
ersten Minuten nach dem Urknall die leichten Atomkerne
entstanden sind, also Wasserstoff, Helium und Spuren
von Lithium und die gemessenen Häufigkeiten dieser Elemente
passten erstaunlich gut zu den theoretischen Vorhersagen,
trotzdem blieben 3 große Rätsel, die das einfache Urknall Modell
nicht überzeugend erklären konnte.
Das erste dieser Probleme war das sogenannte Horizontproblem.
Wenn man heute die kosmische Hintergrundstrahlung misst,
stellt man fest, dass ihre Temperatur an verschiedenen
Punkten des Himmels mit einer Genauigkeit von einem
hunderttausendstel Grad übereinstimmt.
Sie liegt überall, etwa 2,7 Kelvin, also rund 270 Grad
Celsius unter 0. Diese Gleichmäßigkeit ist auf
den ersten Blick selbstverständlich, denn
schließlich erwarten wir, dass das Universum in groben Zügen
überall gleich aussieht. Auf den zweiten Blick hingegen
ist sie ein Wunder, denn nach dem klassischen Urknall Modell
konnten Punkte am gegenüberliegenden Rand des
heute beobachtbaren Universums nie miteinander in Verbindung
gestanden haben. Licht das schnellste was es
gibt, hatte seit dem Urknall schlicht nicht genug Zeit, von
der einen Seite zur anderen zu gelangen.
Wie also können diese Regionen so genau dieselbe Temperatur
haben? Es ist, als würden 2 Menschen,
die sich nie gesprochen haben und nichts voneinander wissen,
am selben Tag dieselbe Geschichte erzählen, Wort für
Wort, Komma für Komma, das zweite Rätsel nennt man
Flachheitsproblem, die allgemeine Relativitätstheorie
von Albert Einstein erlaubt verschiedene Geometrien für das
Universum als Ganzes, es könnte positiv gekrümmt sein, wie die
Oberfläche einer Kugel. Negativ gekrümmt sein wie ein
Sattel oder eben flach. Messungen, die heute durch
Satellitenmissionen wie VM, AP und Planck mit hoher Präzision
durchgeführt haben, ergeben, dass das Universum bis zu einer
Genauigkeit von etwa einem halben Prozent geometrisch flach
ist. Das klingt nach einer ganz
natürlichen Eigenschaft, ist aber im Rahmen des klassischen
Urklang Modells höchst unwahrscheinlich.
Denn jede noch so geringe Abweichung von der Flachheit
wäre im Lauf der kosmischen Geschichte enorm verstärkt
worden. Damit, dass das Universum heute
fast exakt flach erscheint, hätte die Flachheit zu einem
sehr frühen Zeitpunkt mit einer Präzision von vielen, vielen
Nachkommastellen festgelegt sein müssen.
Eine solch extreme Feinabstimmung ohne erklärenden
Mechanismus ist für viele Physiker und Physikerinnen
unbefriedigend. Das dritte Rätsel ist eher
technischer Natur und betrifft hypothetische Teilchen aus den
Großen vereinheitlichten Theorien, etwa die berühmten
magnetischen Monopole. Solche Teilchen sollten in
großen Mengen im frühen Universum entstanden sein, und
doch hat man trotz langer Suche nie auch nur ein einziges
nachgewiesen, wo sind die alle hin?
Auch hier sucht man nach einem Mechanismus, der ihre Spuren so
weit verdünnt, dass sie heute praktisch nicht mehr zu finden
sind hier. Genau an diesen 3 Punkten setzt
die kosmische Inflation an. Eine kurze Phase extrem
schneller Ausdehnung sorgt dafür, dass das gesamte heute
beobachtbare Universum aus einem winzigen Bereich stammt, der
vorher in engem Kontakt stand und sich daher thermisch
ausgleichen konnte. Die starke Dehnung glättet zudem
jede ursprüngliche Krümmung, ähnlich wie die Oberfläche eines
Luftballons fast eben erscheint, sobald man ihn nur weit genug
aufbläst. Und die schnelle Ausdehnung
verdünnt etwaige Monopole oder andere exotische Relikte so
stark, dass sie heute höchstens ein einziges Mal pro
beobachtbarem Volumen vorkommen. Wenn du dir diesen Vorgang
vorstellen willst, denke an einen Apfel, der nicht etwa
wächst, in dem in seinem inneren neue Materie entsteht, sondern
in dem sich der Raum selbst, der ihn enthält, ausdehnt.
Stell dir vor, du markierst 2 Punkte auf der Oberfläche eines
Luftballons. Wenn du den Ballon aufbläst,
entfernen sich diese Punkte voneinander, ohne sich auf der
Oberfläche zu bewegen. Es ist die Fläche selbst, die
größer wird, ähnlich, wenn auch in einem höherdimensionalen
Sinn, verhält sich dies beim Universum während der Inflation
dehnt sich der Raum so rasend schnell aus, dass selbst 2 nah
beieinander liegende Punkte plötzlich kosmisch weit
voneinander entfernt sind dabei. Bewegen sich die Punkte nicht
durch den Raum, sondern werden vom Raum selbst
auseinandergetragen. Aber was treibt diese Ausdehnung
an? An dieser Stelle kommt ein
Begriff ins Spiel, der zentral für die gesamte Theorie ist.
Das Inflatonfeld damit bezeichnet die Physik ein
hypothetisches Energiefeld, das den frühen Kosmos durchdrang,
man stellt sich dieses Feld als eine Art Landschaft vor, in der
die potentielle Energie an verschiedenen Stellen
unterschiedlich hoch war. Solange das Feld auf einem
hohen, fast flachen Plateau dieser Landschaft verweilt,
wirkt seine Energie wie eine Art kosmische Spannung, die den Raum
zur Ausdehnung zwingt. Diese Energie verhält sich nicht
wie gewöhnliche Materie, die mit der Ausdehnung verdünnt wird,
sondern füllt den sich vergrößernden Raum mit nahezu
konstanter Dichte. Das Ergebnis ist eine
exponentielle Ausdehnung, ähnlich wie ein Guthaben, das
mit einer enorm hohen Zinsrate verzinst wird.
Erst wenn das Inflatonfeld vom Plantot ins Tal seiner
Energielandschaft rollt, endet die Inflation.
Die im Feld gespeicherte Energie wird dabei in Strahlung und
Teilchen umgesetzt, also in eine heiße Suppe aus Photonen,
Quarks, Elektronen und vielen weiteren Bestandteilen.
Diesen Vorgang nennt man das Wiederaufheizen im Fachgebrauch,
oft mit dem englischen Begriff Reheating bezeichnet.
Was nach der Inflation übrig bleibt, ist also kein leeres,
kaltes Universum, sondern ein extrem dicht gepacktes, sehr
heißes Plasma, das sich nun gemäß den Gesetzen des
klassischen urschknall Modells weiterentwickelt.
Aus dieser heißen Phase entstehen in den ersten
Sekundenbruchteilen die heutigen Bausteine der Materie.
In den ersten 3 Minuten die leichten Atomkerne nach etwa
380000 Jahren die ersten neutralen Atome mit dem
berühmten Augenblick, in dem das Universum für Licht durchsichtig
wird und jene Hintergrundstrahlung freigibt,
die wir bis heute messen können. Die Inflation ist damit also
kein Ersatz für den Urknall, sondern eine Phase davor oder
ganz am Beginn, eine Art Verstärker, der den späteren
Urknall mit den richtigen Anfangsbedingungen versorgt,
die. Eine besonders elegante
Eigenschaft der Inflationstheorie ist, dass sie
nicht nur die großräumige Glätte des Universums erklärt, sondern
auch die Entstehung der winzigen Strukturen, aus denen später
Galaxien, Galaxienhaufen und schließlich auch Sterne und
Planeten entstehen sollten. Auf den ersten Blick scheint das
Paradox, wenn die Inflation alles glatt sieht, woher kommen
denn dann die kleinen Unregelmäßigkeiten, die wir in
der Hintergrundstrahlung beobachten und.
Und die als Saat für alle späteren Strukturen dienen.
Die Antwort liegt in der Quantenphysik auf den
allerkleinsten Skalen kann der Raum nie vollkommen ruhig sein,
er wimmelt von winzigen Schwankungen, kurzen
Fluktuationen, in denen Energie für Bruchteile von Sekunden
auftauchen und wieder verschwinden können.
Solche Quantenfluktuationen sind nach dem heisenbergischen
Prinzip unausweichlich. Während der Inflation werden
diese mikroskopischen Schwankungen durch die rasante
Ausdehnung des Raums gedehnt und so auf makroskopische Skalen
verstärkt. Aus winzigen Quantenwellen
werden so Kosmisch große, leicht unregelmäßige Bereiche, die nach
dem Ende der Inflation als kleine Dichteschwankungen in der
heißen Materie zurückblieben. Diese Dichteschwankungen sind
extrem klein, etwa 1 zu 100000, das heißt?
In einem Bereich, der etwas Dichter ist, finden sich nur 100
tausendstel Prozent mehr Materie als in der Umgebung.
Doch unter dem Einfluss der Schwerkraft wachsen diese
Unterschiede über Jahrmilliarden.
Dichtere Bereiche ziehen mehr Materie an, werden noch Dichter,
ziehen noch mehr Materie an. Aus diesen Anhäufungen entstehen
schließlich die ersten Sterne, die ersten Galaxien und.
Und die großräumigen Filamente, an denen Galaxienhaufen wie
Perlen auf Schnüren aufgereiht sind, wenn man so will, sind die
heutigen Galaxien Nachfahren von Quantenflüstern aus einer Zeit,
als das Universum jünger war als jeder Bruchteil einer Sekunde
benennen kann. Die Vorhersage der Inflation,
dass die kleinen Schwankungen der Dichte ein bestimmtes
statistisches Muster aufweisen sollten, ist mittlerweile durch
Beobachtungen sehr gut bestätigt.
Insbesondere sagt die einfachste Form der Inflation voraus, dass
die Schwankungen näherungsweise Skaleninvariant sein sollten.
Das bedeutet, dass die Schwankungen auf großen und
kleinen Skalen sich in ihrer Stärke nur wenig unterscheiden.
Diese Eigenschaft hatte sich schon vor der eigentlichen
inflationstheorie sowjetische Physiker Jakob Zeldovic und
unabhängig der Brite Edward Harrison auf phänomenologischer
Grundlage vermutet. Heute spricht man vom Harrison
Zeldovich Spectrum. Die Inflation lieferte erstmals
eine theoretische Begründung für dieses Spektrum aus einem
zugrunde liegenden Mechanismus. Die Messung der
Hintergrundstrahlung durch die Satelliten Cope in den 1990er
Jahren und Vmap zwischen 2001 und 2010 sowie durch Planck
zwischen 2009 und 2013. Haben das Bild eines fast
skaleninvarianten Schwankungsspektrum mit immer
höherer Genauigkeit bestätigt. Die Daten von Planck sprechen
sogar für eine kleine Abweichung von der vollständigen
Skaleninvarianz, gerade so, wie es einfache Inflationsmodelle
vorhersagen. Der sogenannte Skalenindex liegt
nach blanker Daten etwa bei 0,956 mit einer Unsicherheit von
wenigen Tausendstel. Also dicht unter 1, was im Sinne
der Theorie ein sehr gutes Ergebnis ist.
Der Satellit Planck, benannt nach dem deutschen Physiker Max
Planck, wurde 2009 von der Europäischen
Weltraumorganisation ESA gestartet und hat über 4 Jahre
lang den gesamten Himmel in den Mikrowellen vermessen, mit einer
Empfindlichkeit, die zuvor nie erreicht wurde, kartierte er
kleinste Temperaturunterschiede, die Karten, die daraus
entstanden, wirken wie das älteste Foto des Universums.
Aufgenommen, als der Kosmos gerade erst für Licht
durchsichtig geworden war. Aus diesen Karten lassen sich
nicht nur alter, Zusammensetzung und Geometrie des heutigen
Universums sehr genau bestimmen, sondern auch indirekt Aussagen
über die Inflation treffen, denn ihre Spuren sind in den Mustern
der Hintergrundstrahlung eingeprägt, aus den planker
Daten ergibt sich unter anderem, dass das Universum heute zu rund
69% aus dunkler Energie besteht. Zu rund 26% aus dunkler Materie
und nur zu etwa 5% aus gewöhnlicher sichtbarer Materie.
Sein Alter wird auf rund 13,8 Milliarden Jahre geschätzt, mit
einer Unsicherheit von wenigen 10000000 Jahren, doch die
Inflation macht noch weitere sehr eindrucksvolle Vorhersagen,
die bis heute nicht abschließend bestätigt sind und an deren
Nachweis viele Forschungsteams arbeiten.
Das Vorhandensein von sogenannten Primordialen
Gravitationswellen während der Inflation, so die Theorie,
sollten nicht nur dichteschwankungen, sondern auch
Wellen in der Krümmung der Raumzeit selbst entstanden sein,
also Gravitationswellen, die das gesamte Universum durchdringen.
Diese Wellen wären ein einzigartiges Echo aus jener
frühesten Phase, da sie kaum mit Materie wechselwirken und nahezu
ungestört durch die Geschichte des Kosmos reisen würden.
Beobachten ließen sie sich am ehesten indirekt durch ein
bestimmtes Polarisationsmuster der Hintergrundstrahlung, die
sogenannten B Moden, in denen sich die Wellen wie ein leichtes
Drehen der Polarisation am Himmel ausdrücken sollten.
Im März 2014 sorgte die Forschungsgruppe Bizep 2 in der
Antarktis für Schlagzeilen, als sie behauptete, ein solches
Signal nachgewiesen zu haben. Erschien, als sei der direkte
Beweis der Inflation gelungen. Doch wenig später zeigte sich,
dass das gemessene Signal überwiegend nicht aus der
früheren Kosmologie stammte, sondern vom Staub in unserer
eigenen Milchstraße verursacht wurde, dessen Polarisation die
Daten überlagert hatte. Eine sorgfältige gemeinsame
Auswertung der Daten von Bizep 2 und Planck im Jahr 2015 ergab,
dass das Signal mit galaktischem Staub verträglich ist und kein
klarer Hinweis auf primodiale Gravitationswellen vorliegt.
Inzwischen verbessern Nachfolgeexperimente wie Bizep 3
die Teleskope am Südpol und Projekte wie Das Simpsons
Observatory in der chilenischen Atacama Wüste die
Empfindlichkeit weiter. Ziel ist es, das Verhältnis von
Tensor zu Skalarschwankungen, eine zentrale Kennzahl der
Inflation mit immer höherer Genauigkeit, einzugrenzen.
Bisherige Obergrenzen liegen bei etwa 0,03 oder darunter, was
viele Inflationsmodelle bereits ausschließt, andere aber
weiterhin offen lässt. So bleibt die Inflationstheorie
eine Mischung aus großem Erklärungserfolg und weiterhin
offenen Fragen. Das Modell ist überaus elegant,
weil es mit einem winzigen Mechanismus mehrere unabhängige
Rätsel auf einmal löst und zugleich Vorhersagen macht, die
sich an Beobachtungen prüfen lassen.
Gleichzeitig handelt es sich nicht um die einzige fest
umrissene Theorie, sondern um eine ganze Familie von Modellen,
die sich in Details unterscheiden.
Mal ist das Inflatonfeld besonders einfach gewählt, mal
kompliziert, mal ist die Energieglandschaft glatt, mal
voller Hügel und senken. Mal endet die Inflation überall
im Universum gleichzeitig, mal in unterschiedlichen Bereichen
zu sehr unterschiedlichen Zeiten.
Verschiedene dieser Varianten führen zu leicht
unterschiedlichen statistischen Eigenschaften der
Dichteschwankung und damit zu unterschiedlichen Vorhersagen
für die Hintergrundstrahlung, eine besonders folgenreiche
Variante stammt von Anreihe Linde und trägt den Namen Ewige
oder chaotische Inflation. In dieser Vorstellung endet die
Inflation zwar in vielen Bereichen, geht aber in anderen
unaufhörlich weiter, weil das Inflatonfeld dort nicht aus
seinem Plateau herausrollt, sondern durch Quantenfluktuation
immer wieder zurückgetrieben wird.
Aus jeder Region, in der die Inflation endet, wird ein
eigenes Universum, ein Bereich mit eigener Geschichte, eigener
Materieverteilung, eigenen Eigenschaften.
Auf diese Weise entsteht das Bild eines Multiversums in.
In dem unser beobachtbares Universum nur eine winzige Blase
in einem viel größeren, immer weiter wachsenden Raum ist.
Diese Idee ist allerdings ausgesprochen spekulativ, da
andere Universen per Definition nicht direkt beobachtbar wären.
Sie wird daher von einigen Physikerinnen und Physikern als
naturgemäßer Bestandteil moderner Kosmologie gesehen, von
anderen mit Skepsis betrachtet, weil sie Grenzen dessen berührt,
was als überprüfbare Wissenschaft gelten kann, das.
Auch jenseits dieser kosmischen Großspekulationen gibt es
kritische Stimmen. Einige Forscherinnen und
Forscher, darunter der Mitbegründer der Theorie, Paul
Steinhart, haben sie in späteren Jahren von der einfachen
Variante der Inflation distanziert.
Steinhart arbeitet inzwischen an Alternativmodellen, etwa an
einer zyklischen Kosmologie, der das Universum eine Folge sich
abwechselnder Phasen aus Ausdehnung und Zusammenziehung
durchläuft. Getrieben von einer
Wechselwirkung zwischen sogenannten Brannen in höheren
Dimensionen. Andere Ansätze knüpfen an Ideen
aus der Stringtheorie oder der Schleifen Quantengravitation an
und versuchen, den Beginn des Universums ohne eine eigene
Inflationsphase zu erklären, etwa durch einen Übergang aus
einer früheren gegenphasigen Ära.
Solche Alternativen sind theoretisch reizvoll, haben aber
bislang. Weniger detaillierte Vorhersagen
geliefert, die sich mit der Hintergrundstrahlung so
umfassend abgleichen ließen wie die einfache Inflation.
Wenn du jetzt den Eindruck hast, dass diese Theorie sich an
Bereichen abarbeiten, in denen Vorstellungen kaum noch greift,
dann hast du recht die typischen Skalen der Inflation liegen weit
jenseits dessen, was sich in irdischen Beschleunigern direkt
erforschen lässt. Selbst der größte
Teilchenbeschleuniger in der Nähe von Genf.
Erreicht Energien, die etwa um einen Faktor von 10 hoch 12
unter den vermuteten Energien der Inflation liegen.
Aus diesem Grund ist die Hintergrundstrahlung das
wichtigste Fenster in jener Epoche, sie wirkt wie ein leises
Licht, das durch alle Räume des Kosmos schimmert und doch nur
dann zu lesen ist, wenn man sehr leise hinhört.
Jede neue Generation von Messinstrumenten verfeinert
dieses Lauschen, jede neue Auswertung schält das Bild ein
wenig deutlicher heraus. Es lohnt sich, an dieser Stelle
zu fragen, was die Inflation für unser Bild des Anfangs
eigentlich bedeutet. Zum einen verschiebt sie das
Rätsel des Beginns, wenn die Inflation den Zustand kurz nach
dem Urknall erklärt, Woher kommt sie selbst?
Die Theorie sagt nichts darüber, warum überhaupt ein
Inflationsfeld auf einem hohen Plateau seiner Energielandschaft
existiert haben soll, die heißesten Diskussionen drehen
sich daher um die Vorgeschichte der Inflation, um die Rolle.
Der Quantengravitation um die Frage, ob es überhaupt einen
Wohlbestimmten Anfang gibt oder ob Begriffe wie Zeit und
Ursprung in jenen Bereichen ihre Bedeutung verlieren.
Stephen Hawking und James Hartle entwarfen in den 1980er Jahren
ein Modell, das ohne klar bestimmten Anfang auskommt und
stattdessen eine glatte, geschlossene Grenze für die
Raumzeit am frühesten Punkt vorschlägt.
Roger Penrose, ein anderer großer Theoretiker, hat eigene
Vorstellungen entwickelt, die der konventionellen Inflation
widersprechen und in denen die Geschichte des Kosmos auf eine
Folge unendlich vieler Äonen hinausläuft, in denen jeweils
das Ende des einen Universums den Beginn des nächsten
markiert. Zum anderen verändert die
Inflation, wie wir über das Verhältnis von Groß und klein
denken. Die größten Strukturen, die wir
kennen, also die Filamente und Wände aus Galaxienhaufen, haben
in dieser Sicht denselben Ursprung wie die kleinsten
Schwankungen, die uns bekannt sind, nämlich Quantenfluktuation
im frühen Universum, was wir als gigantisch erleben, war einmal
mikroskopisch und ist im Kern noch immer mikroskopisch.
Diese Verbindung zwischen Quantenwelt und kosmischer
Großstruktur ist eine der erstaunlichsten Folgerungen der
modernen Physik. Sie bedeutet, dass der
Sternenhimmel über uns auf eine Weise mit den feinsten Details
der Materie verwoben ist, die kein direkter Blick und kein
einzelnes Experiment vollständig sichtbar machen kann.
In der Astronomie Geschichte gab es immer wieder Momente, in
denen sich solche tiefen Einsichten andeuteten und doch
jahrzehntelang auf Bestätigung warteten, die Inflation gehört
zu den jüngeren, größeren Ideen dieser Art.
Sie ist mittlerweile gut 40 Jahre alt, hat eine Generation
von Forschenden geprägt, viele technische Verfeinerungen
erfahren und steht heute in den Lehrbüchern der Kosmologie als
zentraler Bestandteil des sogenannten Standardsmodell.
Dieses Standardmodell, oft mit dem Kürzel Lambna CDM
bezeichnet, beschreibt das heutige Universum als flach
gefüllt mit einer dunklen Energie, die durch eine
kosmologische Konstante dargestellt wird.
Mit kalter dunkler Materie und mit gewöhnlicher Materie, deren
Verteilung wiederum auf die in der Inflation erzeugten
Schwankungen zurückgeht. Mit diesem Modell lassen sich
die Hintergrundstrahlung, die Verteilung der Galaxien und die
Häufigkeit der leichtesten Elemente auf einem hohen Niveau
erklären, es bleiben Spannungen zwischen verschiedenen
Messmethoden, etwa beim heutigen Wert der Ausdehnungsrate, die.
Dem Hubble Parameter, dessen Bestimmung aus der
Hintergrundstrahlung und aus nahen Galaxien sich um einige
Prozent unterscheidet. Diese Spannung wird als
möglicher Hinweis auf neue Physik diskutiert, ihre genaue
Bedeutung ist jedoch offen, wenn man nun versucht, sich die
Inflation anschaulich vorzustellen, hilft es
vielleicht in Bildern zu denken, die ruhig wirken, stell dir eine
sehr glatte See vor, deren Tiefe jedoch leichte Schwingungen
unterwegs sind, die das Auge nicht sieht.
Solange das Wasser ruht, bleiben diese Schwingungen klein.
Plötzlich aber wird das Becken in Bruchteilen von Sekunden
ungeheuer groß, jeder Punkt entfernt sich von jedem anderen,
was vorher kaum sichtbar war, wird nun in einer riesigen
Fläche sichtbar, jede einzelne winzige Welle wird zu einem
weiten, langgezogenen Muster gestreckt, wenn die See dann zur
Ruhe kommt, bleiben diese ausgedehnten Muster zurück.
Und in den höher und tiefer gelegenen Regionen sammelt sich
später Wasser und dort werden Strömungen entstehen.
Dort werden Inseln und Strände wachsen, so lassen sich die
heutigen Galaxien als Inseln in der Landschaft verstehen, deren
Höhenunterschiede. Von Wellen herrühren, die einst
auf einem extrem kleinen Becken zittern.
Bei Allergröße der Bilder, die wir hier entworfen haben, lohnt
es sich zugleich, daran zu denken, dass derselbe Kosmos,
der sich in den ersten Sekundenbruchteilen so
ungeheuerlich vergrößerte, heute auf einem winzigen blauen
Planeten Wesen hervorgebracht hat, die ihn beobachten.
Dieser Planet, eingebettet in eine dünne Atmosphäre, geschützt
durch ein Magnetfeld, getragen von einer biologischen Vielfalt,
die ohne Beispiel im sichtbaren Teil des Kosmos ist, ist die
einzige Bühne, auf der wir bisher von der Inflation hörten
und davon auch erzählen können, wenn der Raum sich einst.
Um 40 oder 50 Größenordnungen ausgedehnt hat, um diese Bühne
überhaupt erst möglich zu machen, dann liegt in dem
Gedanken gerade auf ihr nichts unwiederbringlich zu zerstören.
Sterne sind in den Augen der Kosmologie zwar ständige
Weltbegleiter, doch kein einziger Stern wird ein zweites
Mal gleich brennen und kein einziger Planet wird in dieser
Art noch einmal entstehen. Wenn du dich also nun langsam in
den Schlaf gleiten lassen möchtest, dann nimmt vielleicht
dieses Bild mit. Aus einer Region kleiner als das
Atom, aus dem dein Körper gebaut ist, ist alles geworden, was du
je sehen wirst. Die Inflation hat dieses
kleinste in eine Weite gezogen, in der heute Galaxien wie leise
lichtnetze hängen. Dazwischen bewegen sich Sterne,
Planeten, Lebewesen, Erinnerungen und das atmen
schlafender Menschen. Du musst all das nicht
festhalten, all das nicht greifen wollen, all das nicht
überblicken müssen. Es genügt, dass du heute Abend
ein Teil dieser ausgedehnten Geschichte bist und dass diese
Geschichte, soweit wir sie kennen, zu einem nicht
geringeren Teil davon abhängt, wie sorgsam und wie wir
gemeinsam mit dir umgehen. Schlaf gut, atme ruhig und lass
den Kosmos in dem Mars weit sein, in dem dein Herz heute
Abend ruhig wird.