Das Universum frisst sich vielleicht von innen auf, aber keine Sorge: Physiker, die dieses Phänomen untersuchen, das als "Raumzeitzerfall" bezeichnet wird, halten es für unwahrscheinlich.
Die Idee, dass in einigen Entwicklungsszenarien das Universum durch eine expandierende Blase des Nichts vollständig zerstört würde, wurde seit 1982 nicht mehr in Erinnerung gerufen, als der theoretische Physiker Witten in der Zeitschrift Nuclear Physics die Möglichkeit der Selbstkritik des Universums vorstellte. Er schrieb: "Ein Loch bildet sich spontan im Raum und dehnt sich schnell bis ins Unendliche aus und absorbiert alles, was auf dem Weg passieren kann."
Wenn man bedenkt, dass eine Blase des Nichts das Universum entweder 13 Milliarden Jahre vor der Veröffentlichung des Artikels oder 38 Jahre später zerstört hat, wäre es vernünftig, solche Theorien nicht zu beachten. Drei Physiker der Universität von Oviedo in Spanien und der Universität Uppsala in Schweden argumentieren jedoch, dass wir von der Idee einer alles verzehrenden, das Universum zerstörenden Blase profitieren können.
Die Tatsache, dass unser Universum größtenteils Vakuum ist, ist einer der Gründe, warum es in einem relativ stabilen Zustand existiert. In der Quantenfeldtheorie, die die Quantenphysik und die Dynamik der Raumzeit verbindet, wird Vakuum als der minimal mögliche Energiezustand verstanden.
"Angeregte" Quantenzustände mit Energien über dem Vakuumzustand halten nicht lange an und neigen dazu, sich durch Emission von Photonen schnell zu niedrigeren Energiezuständen zu beruhigen. Das Vakuum hat andererseits keine Zustände niedrigerer Energie, in die man weiter zerfallen kann, und existiert daher in einem stabilen Zustand.
Da sich der größte Teil unseres Universums in einem Vakuum befindet, in einem Zustand minimaler Energie, müssen wir uns keine Sorgen um den Zerfall der Raumzeit machen. In der theoretischen Physik haben solche Annahmen jedoch keinen Platz.
In den frühen 1970er Jahren untersuchten mehrere russische Physiker getrennt die Idee, dass zwischen einem stabilen Vakuum und einem instabilen Nichtvakuum etwas liegt: ein vakuumähnlicher Zustand, der aufgrund seiner sehr langen Zeit vor dem Zerfall stabil zu sein scheint. Dieses "falsche Vakuum" hilft, Inkonsistenzen in Theorien über frühe Bedingungen im Universum zu beseitigen.
Obwohl das Konzept eines falschen Vakuums vorgeschlagen wurde, um nur den Übergang vor dem Urknall zu beschreiben, legen neuere Forschungen im Higgs-Feld (dem vom Teilchenbeschleuniger des CERN erfassten Quantenkraftfeld) nahe, dass wir immer noch in einem falschen Vakuum leben können: was zuvor als stabil galt (die niedrigste Energie) Der Higgs-Zustand ist möglicherweise nicht der niedrigste Energiezustand.
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Die Möglichkeit, dass die Stabilität unseres Universums eine sehr langfristige Illusion ist, hat die Frage aufgeworfen, wie und aus welchem Grund ein dünnes falsches Vakuum verschwinden könnte. Eine Antwort ist wegen der "Nichts-Blase".
Eine Blase aus dem Nichts ist ein Beispiel für eine „Raum-Zeit-Blase“, bei der Raum-Zeit innerhalb und außerhalb der Blase unterschiedliche Eigenschaften hat. Wenn sich im Raum eines falschen Vakuums spontan eine Blase aus Nichts bildet, wächst sie und absorbiert letztendlich das gesamte Universum.
Aber warum hat sich noch nichts Blase gebildet? Die Antwort liegt in der Stringtheorie, einem beliebten und erfolgreichen Kandidaten für den Titel „Theorie von allem“, der winzige Strings mit Eigenschaften beschreibt, die anderen fundamentalen Partikeln fehlen. Insbesondere haben Saiten einen Schwingungszustand, der die Quantengravitation erklärt. Mit anderen Worten, die Theorie kombiniert Phänomene in der Quantenphysik mit den Auswirkungen von Gravitationsfeldern. Deshalb ist die Stringtheorie so beliebt.
Die Mathematik der Stringtheorie funktioniert nur, wenn es mehr als vier Dimensionen gibt: drei räumliche Dimensionen, eine zeitliche Dimension und dann viele andere Dimensionen, die so klein sind, dass sie nicht erkannt werden können - sie werden eng komprimiert und verborgen und rein mathematisch abgeleitet.
Nach dieser Mathematik bilden sich in der 4D-Raumzeit keine Blasen. Ihr Platz ist nur in der "ungleichmäßigen" mehrdimensionalen Raumzeit.
Mit anderen Worten, wie der tschechische Stringtheoretiker Lubos Motl bemerkt, ist eine Blase des Nichts gefährlich, denn wenn es passieren würde, müsste es bereits passiert sein.
Auf diese Weise müssen wir uns keine Sorgen machen, dass die Blase die gesamte Raumzeit verschluckt. Aber wenn Sie sich fragen, wie das Universum vor dem Urknall ausgesehen hat, dann lohnt es sich auf jeden Fall, die Theorie der Blasen nicht genauer zu studieren.
Kirill Panov
