Stellen Sie sich einen Physiker vor, der in einem Käfig sitzt und eine Waffe direkt auf seinen Kopf richtet. Die Drehrichtung eines zufälligen Teilchens im Raum wird alle paar Sekunden gemessen. Wenn der Spin in eine Richtung geht, feuert die Waffe und der Physiker stirbt. Wenn zum anderen, dann ist nur ein Klickgeräusch zu hören und der Physiker überlebt. Die Überlebenschancen eines Physikers liegen also bei 50:50, oder?
Es mag nicht alles so einfach sein, wenn wir in einem Multiversum leben - das heißt, neben unserem Universum, das wir unser eigenes nennen, gibt es viele andere.
Ein berühmtes Gedankenexperiment namens "Quantenselbstmord" beginnt mit einem Szenario mit einem Physiker und einer Waffe. Dies ist eine Möglichkeit zu verstehen, wenn wir nur in einem von vielen (und möglicherweise unendlichen) Universen leben.
Dieses Gedankenexperiment basiert auf der Quantenmechanik und der Idee, dass es keine einzige objektive Realität gibt. Alles, was wir um uns herum sehen, ist nur eine der möglichen Konfigurationen aller Wahrscheinlichkeiten, mit denen dieses oder jenes Ereignis eintreten wird. Eine Interpretation der Quantenmechanik ist, dass alle anderen Sätze von Wahrscheinlichkeiten in ihren eigenen getrennten Universen existieren können. Wenn Sie also dem Gedankenexperiment folgen, wird das Universum bei dieser Messung in zwei Teile geteilt, von denen jedes seine eigene mögliche Version des Auftretens von Ereignissen hat: in denen der Physiker lebt und in denen der Physiker gestorben ist.
Sein Überleben ist jetzt an die Quantenwahrscheinlichkeit gebunden, sodass er gleichzeitig lebendig und tot zu sein scheint - nur in verschiedenen Universen. Wenn sich jedes Mal, wenn ein Teilchen gemessen wird, ein neues Universum teilt und die Waffe entweder feuert oder nicht, überlebt der Physiker in einem dieser Universen schließlich beispielsweise 50 Teilchenmessungen. Dies kann mit einer Münze verglichen werden, die 50 Mal hintereinander geworfen wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass 50 Mal hintereinander Schwänze auftauchen, ist extrem gering, aber es ist - die Chance tendiert gegen Null.
Und wenn dies geschieht, wird der Physiker verstehen, dass das Multiversum real ist, und in einem bestimmten Fall - im beschriebenen Experiment - ist der Physiker wirklich unsterblich, da die Waffe niemals feuern wird. Er wird aber auch der einzige sein, der weiß, dass diese Paralleluniversen existieren. Und wie viele Physiker müssen "ausgeben", um es sicher herauszufinden.
Es gibt jedoch andere, intelligentere Versionen mehrerer Universen, die mathematisch gesichert und möglicherweise testbar sind.
"Für manche Menschen sind Paralleluniversen wie ein Sprung durch ein Portal in eine andere Welt oder so etwas", sagt Matthew Johnson, Physiker am Perimeter Institute. "Aber das ist ganz anders."
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Tatsächlich beobachtbare Beweise für mehrere Universen sind schwer zu finden, aber möglich. Und so planen es die Physiker.
Multiverse-Versionen
Tatsächlich gibt es einige Theorien eines multiplen Universums, und das Multiversum eines Gedankenexperiments mit "Quantenselbstmord", bei dem jede Möglichkeit Wirklichkeit wird, ist eines der radikalsten.
Der Physiker Max Tegmark vom Massachusetts Institute of Technology schlägt vor, mehrere Universumstheorien in vier verschiedene Typen zu unterteilen, um das Denken zu erleichtern.
Wir werden uns auf die erste Ebene des Multiversums konzentrieren - diese Versionen sind leichter zu verstehen als andere. Auf der ersten Ebene haben wir auch ziemlich gute Chancen, Beweise zu finden, die beweisen, dass das Multiversum real ist.
Mehrere Universen leiten sich aus den mathematischen Vorhersagen bereits existierender Theorien ab, und ein Level 1-Multiversum wird von einer hoch angesehenen und mächtigen Idee in der Physik vorhergesagt: Inflation.
Was meinen wir mit "dem Universum"?
Um die Idee mehrerer Universen zu verstehen, müssen Sie zuerst definieren, was wir meinen, wenn wir "Universum" sagen. Unsere Definition des "Universums" hat sich mehr als einmal geändert, als wir zum Beispiel das erste Teleskop erfanden, in den Weltraum schauten und erfuhren, dass die Sterne nicht mit Nägeln am Himmel befestigt sind und die Erde nicht allein im Weltraum ist.
Aber das Universum ist viel größer als wir durch ein Teleskop sehen können, sagt Johnson. Unser Universum ist nur eine Lichtkugel, die genug Zeit hatte, um uns zu erreichen. Wenn wir noch eine Milliarde Jahre warten, werden wir noch mehr sehen und unser Konzept des Universums wird sich wieder auf den Kopf stellen, sagt Tegmark.
Jemand, der auf einem Billionen von Lichtjahren entfernten Planeten steht, wird ein völlig anderes Bild des "Universums" haben, basierend darauf, wie viel Licht seinen Planeten getroffen hat.
Es gibt keine Möglichkeit, diese anderen Blasen von Universen per Definition zu erreichen, da es keine Möglichkeit gibt, schneller als Licht zu reisen. Obwohl wir sie nicht sehen können, glauben Physiker, dass noch Spuren ihrer Geburt gefunden werden können.
Wo ist der Beweis?
Die Idee hinter der Inflation ist, dass unser Universum während seiner Entstehung eine Phase rascher Expansion durchlief (unmittelbar nach dem Urknall), als ein Nanometer Weltraum in weniger als einer Billionstelsekunde plötzlich 250 Millionen Lichtjahre explodierte.
Sobald die Inflation begann, hörte sie nie ganz auf. In einigen Bereichen der Raumzeit hört es auf, in denen sich Bereiche des Raums in Blasen verwandeln, wie das Universum, das wir sehen, aber an anderen Orten dehnt sich der Raum weiter aus. Wenn die Expansion unendlich ist und viele glauben, dann bilden sich ständig neue Blasen von Universen. Dies hinterlässt eine Blasenspur. Wir treiben durch die Raumzeit im schaumigen Whirlpool der Universen.
Auch hier gibt es keine Möglichkeit, mit diesen anderen Blasenuniversen zu kommunizieren, da wir nicht schneller als mit Licht reisen können. Aber theoretisch können wir beweisen, dass sie existieren. Und so geht's.
Als sich unser Blasenuniversum zum ersten Mal bildete, kollidierte es möglicherweise mit anderen Blasenuniversen, die sich um unser Universum bilden. Es ist unwahrscheinlich, dass wir uns noch in ihrer Nähe befinden, da uns die fortschreitende Ausweitung der Raumzeit immer weiter bringt.
Die Auswirkungen früher Kollisionen könnten jedoch den kosmischen Mikrowellenhintergrund (Hitze vom Urknall) beeinträchtigt haben. Theoretisch konnten wir diese Wellen mit Teleskopen erkennen. Es wäre eine verfärbte Scheibe - wie ein Bluterguss am Körper eines Mikrowellenhintergrunds.
Jones sucht nach solchen "blauen Flecken", aber vieles hängt davon ab, wie schnell andere Blasenuniversen aufgetaucht sind und wie viele davon es möglicherweise gibt. Wenn es nur wenige Blasen gibt, sind wir ihnen möglicherweise überhaupt nicht begegnet.
Das Planck-Weltraumteleskop lauscht derzeit dem Himmel, um Hinweise auf solche Kollisionen mit anderen Universen zu erhalten.
Das Multiversum im LHC
Verschiedene Physiker vertreten unterschiedliche Theorien des Multiversums. Diese Version ergibt sich aus der Stringtheorie sowie der Idee der Existenz vieler anderer Dimensionen, zu denen wir einfach keinen Zugang haben (wie in der Situation, in der der Held von McConaughey im Film "Interstellar" war). Einige Physiker glauben, dass sich parallele Universen in diesen zusätzlichen Dimensionen verstecken.
Diese Idee eines Multiversums ist ebenfalls überprüfbar
Physiker werden am Large Hadron Collider, der kürzlich in Betrieb genommen wurde, nach mikroskopisch kleinen Schwarzen Löchern suchen. Der LHC kann kein Schwarzes Loch erzeugen, das gefährlich ist, aber nach dieser Theorie ist es möglich, mikroskopisch kleine Schwarze Löcher zu erzeugen, die sofort verdunsten. Das Vorhandensein von Schwarzen Löchern würde bedeuten, dass die Schwerkraft unseres Universums in zusätzliche Dimensionen eindringt.
"Da die Schwerkraft aus unserem Universum in zusätzliche Dimensionen fließen kann, kann ein solches Modell getestet werden, indem am LHC Miniatur-Schwarze Löcher entdeckt werden", sagte die Physikerin Mir Faisal. „Wir haben die Energie berechnet, mit der diese schwarzen Löcher im Gravitationsregenbogen entdeckt werden können. Wenn wir bei dieser Energie schwarze Löcher finden, wissen wir, dass sowohl die Gravitationsregenbogentheorie als auch die Theorie der zusätzlichen Dimensionen korrekt sind.
Dies wäre ein überzeugender Beweis für die Stringtheorie und Paralleluniversen und würde auch erklären, warum die Schwerkraft so viel schwächer ist als andere fundamentale Kräfte.
Es gibt jedoch noch keine ernsthafte Bestätigung. Nur Zweifel
„Ich glaube nur an das, was durch konkrete, überprüfbare experimentelle Beweise gestützt wird, und das Konzept paralleler Universen kann sich nicht genau damit rühmen“, sagt Brian Green, theoretischer Physiker an der Columbia University.
Das Problem ist, sagt Johnson, dass sich die Physiker von den philosophischen Diskussionen über mehrere Universen entfernen. Einige wollen nur die Idee testen. Andere vertreten radikale und nicht testbare Theorien. Tegmark sagt, er werde versuchen, mit Quantenselbstmord zu experimentieren, wenn er alt und gebrechlich ist. Aber hoffen wir, dass er nur Spaß macht.
