Ist unser Universum ein Tropfen Wasser im „Ozean des Universums“? „Multiverse“ lässt Science-Fiction Wirklichkeit werden →

Autor: Duan Yuechu und Huang Xianghong

Laut Scientific American veröffentlichten Sarah Scholes und Sid Gandrizadeh am 14. August 2024 ihre Forschungsansichten zum Multiversum.

Es ist eine unbestreitbare Tatsache, dass Menschen im Universum leben. Es stellt sich jedoch eine zum Nachdenken anregende Frage: Ist das Universum, in dem wir leben, bloß ein Wassertropfen im riesigen Ozean des Universums? Das Konzept des Multiversums ist nicht nur ein faszinierendes Science-Fiction-Thema, sondern auch eine reale Möglichkeit, die von einigen Wissenschaftlern der modernen Physik ernsthaft untersucht wird.

In vielen Zweigen der modernen Physik tauchen nacheinander neue Konzepte auf. In der Quantenmechanik kann ein Teilchen in einer Überlagerung aller seiner möglichen Zustände gleichzeitig existieren, bis jemand versucht, es zu messen. An diesem Punkt kollabieren mehrere Möglichkeiten und ein klarer physikalischer Zustand erscheint vor dem Betrachter. Die „Viele-Welten-Interpretation“ der Quantenmechanik geht davon aus, dass alle möglichen Zustände, die eine Quantenmessung aufweisen könnte, in verschiedenen Universen mit jeweils unterschiedlichen Beobachtern auftreten. Diese Erklärung ist in der Wissenschaft vielleicht die bekannteste Sichtweise des Multiversums, aber sie ist bei weitem nicht die einzige.

In seinem neuen Buch „The Lure of the Multiverse: Extra Dimensions, Other Worlds, and Parallel Universes“ befasst sich Paul Halpern mit diesen potenziellen parallelen Realitäten, einschließlich ihrer historischen Entwicklung, philosophischen Implikationen und tiefen Einsichten in die Natur der Wissenschaft. Scientific American hatte Gelegenheit, mit Halpern darüber zu sprechen, wie das Konzept des Multiversums in die moderne Physik passt, welche Erkenntnisse die Wissenschaftler bisher haben und was das alles für die Natur unserer Existenz bedeutet.

Also, was genau ist das Multiversum? Aus wissenschaftlicher Sicht kann diese Idee in das Quantenmultiversum und das kosmische Multiversum unterteilt werden. Das Quantenmultiversum ist eine mögliche Antwort auf die Frage, was passiert, wenn wir eine Messung in der Quantenphysik durchführen, und in welcher Beziehung das menschliche Leben zur Quantenwelt steht. Sie wurde 1957 von dem jungen Doktoranden Hugh Everett III vorgeschlagen und ging von der Spekulation aus, dass sich verschiedene Möglichkeiten in unterschiedliche Universen aufspalten würden, wobei die Menschen mehrere Realitäten erleben würden, aber nichts über ihre eigenen „Doppelgänger“ wüssten.

Das kosmologische Multiversum ist mit einem Konzept namens „Inflation“ verbunden. In den frühen Stadien des Universums war diese schnelle Expansion relativ einfach zu erreichen und ist seither ständig geschehen, was dazu führte, dass andere Blasenuniversen, einschließlich unseres eigenen, sich weiter ausdehnten. Nur liegen sie derzeit außerhalb unserer Beobachtungsreichweite.

Einige Parameter unseres Universums scheinen genau richtig zu sein, im richtigen Bereich für die Entstehung von Galaxien, Sternen, Planeten und Leben. Würden sich Konstanten wie die Stärke der Schwerkraft und elektromagnetische Wechselwirkungen auch nur geringfügig ändern, wären Planeten und Leben, wie wir sie kennen, nie entstanden. Dies wird als „Feinabstimmungsproblem“ bezeichnet. Der Physiker Brandon Carter stellte um 1970 die These auf, dass unser Bereich des Universums oder sogar das gesamte Universum möglicherweise etwas Besonderes sei. Vielleicht sollten wir alle anderen Möglichkeiten in Betracht ziehen und darüber nachdenken, warum wir uns in diesem Zweig des Universums befinden und nicht in anderen. Dies könnte damit zusammenhängen, dass es eine Reihe möglicher Universen gibt und wir zufällig zu der Minderheit gehören, die die Bildung von Strukturen ermöglichen und letztlich das Leben, wie wir es kennen, entstehen lassen kann. In den meisten anderen Versionen des Universums würden wir jedoch nicht existieren.

Ein kniffliges Problem besteht jedoch darin, dass andere Universen, selbst wenn sie existieren, außerhalb unserer Wahrnehmung liegen. Wissenschaftler haben derzeit keine Möglichkeit, die Idee eines Multiversums direkt zu testen. Obwohl Halpern in seinem Buch einige Ideen für indirekte Tests vorschlägt und darauf hinweist, dass in Zukunft möglicherweise einige clevere direkte Experimente entwickelt werden könnten, ist das Multiversum derzeit nicht testbar. Es gibt andere Ideen in der Physik, die nie direkt getestet werden können. Beispielsweise dehnt sich das Universum aus und beschleunigt sich, und da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, können wir Teile des Universums nie jenseits eines bestimmten Radius (etwa 46 Milliarden Lichtjahre) sehen. Die Quantenunschärfe begrenzt außerdem, was wir gleichzeitig beobachten können, und Heisenbergs Unschärferelation macht es uns nicht einmal theoretisch möglich, die Position und den Impuls aller Teilchen im Universum gleichzeitig zu beschreiben.

Dies wirft eine wichtige Frage auf: Ist es das Ziel der Wissenschaft, die Wahrheit über das Universum herauszufinden oder einfach Dinge zu finden, die experimentell bewiesen werden können? Der Mensch war schon immer bestrebt, die Welt, in der er lebt, und sogar das gesamte Universum zu verstehen. Wir verwenden eine Vielzahl von Werkzeugen, darunter theoretische Physik und direkte Beobachtung. Obwohl die beiden hoffentlich zueinander passen, kann es manchmal zu Verzögerungen kommen. Manchmal gibt es experimentelle Ergebnisse, die nicht durch die Theorie erklärt werden können, und manchmal können einige theoretische Modelle bis zu einem gewissen Grad ohne Beobachtung erkannt werden, bis später wissenschaftliche experimentelle Ergebnisse vorliegen. Es dauert oft eine Weile, bis Ideen getestet werden, die in der Theorie spannend sind.

Als verschiedene Physiker zu ihrer Einstellung zum Multiversum befragt wurden, waren die Ergebnisse überraschend. Einige Wissenschaftler, die als beobachtungsbasiert und nüchtern gelten, stehen der Idee eines Multiversums aufgeschlossen gegenüber; Andere, die weitreichendere Ideen haben, ziehen eine Grenze und lehnen das Konzept eines Multiversums ab. Verschiedene Theoretiker haben unterschiedliche Vorlieben, die eine bestimmte persönliche Philosophie beinhalten. Sogar für professionell ausgebildete Physiker besteht immer noch Raum für philosophische Vorlieben, die auf der Befolgung der Gesetze der Physik, der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik beruhen.

Durch diese Diskussionsreihe hofft die Autorin Sarah Scholes, dass die Menschen die verschiedenen Möglichkeiten der theoretischen Physik verstehen lernen, selbst die allgemein anerkannten Theorien wie die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik, und verstehen, wie sie irgendwie in das große Mysterium des Universums passen, das wir heute beobachten. Bei so vielen Möglichkeiten bleibt es ein Rätsel, warum sich die Dinge zu dem entwickelt haben, was sie heute sind.

Kurz gesagt: Das Konzept des Multiversums öffnet uns ein Fenster, durch das wir einen Blick ins Unbekannte werfen können, und ermöglicht uns, tiefer über die Natur des Universums und der menschlichen Existenz nachzudenken.