Was bleibt übrig, wenn Sie alles aus einem Teil des Universums entfernen? Sie könnten denken, dass "nichts", aber es ist nicht. Sie können alle Partikel und Antiteilchen entfernen, alle möglichen Arten von Strahlung, alle Krümmungen des Raums und Wellen der Gravitationswellen - und in einem völlig leeren Raum bleiben, in dem es nichts zu tun gibt. Wird es wirklich "nichts" vor Ihnen geben? Oder wird es etwas geben?
Dieser Zustand wird üblicherweise als Quantenvakuum bezeichnet. Dies ist der niedrigste energetische Zustand des leeren Raums. Und überraschenderweise lehrt uns die Quantenphysik, dass die Nullenergie oder der Grundzustand des Universums nicht tatsächlich Null ist. Im Gegenteil, es ist ein endgültiger, positiver Wert, der:
- es wurde - dank der Auswirkungen der dunklen Energie - beobachtend gemessen und entsprach ungefähr der Ruhemasse der Energie eines Protons pro Kubikmeter;
- und es wird theoretisch nach bestem Wissen berechnet, dass es 10.120-mal höher sein sollte als dieser Wert.
Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass wir die Physik von "nichts" gut genug verstehen und dass wir keine gute Erklärung dafür haben, warum diese Nullenergie im Laufe der Zeit nicht abnimmt oder verdampft (und sich überhaupt nicht ändert).
In den nächsten Jahrzehnten werden Weltraumobservatorien - wie die Euklid-Weltraumobservatorien der ESA und die bevorstehende WFIRST-Mission der NASA - den Fehler in dieser Nullenergiekonstante in der Raumzeit auf 1% begrenzen können. (Während dies 8% ist). Indem wir messen, wie sich das Universum im Laufe seiner Geschichte an vielen verschiedenen Orten und in sehr unterschiedlichen Entfernungen von uns ausgedehnt hat, können wir bestätigen, dass die Nullenergie des Universums überall gleich ist.
Aber wäre das das Äquivalent von "nichts"? Und was wichtiger ist, ist unser Verständnis und unsere Wahrnehmung der Natur von "nichts": eine Illusion oder ein Schlüssel zum Verständnis der wichtigsten Geheimnisse des Universums?
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Die Physiker Laura Mersini-Houghton und John Ellis sowie der Philosoph James Leydimen haben dieses Thema kürzlich auf einem Treffen des Instituts für Kunst und Ideen in den USA erörtert. Das Problem ist, dass wir uns, obwohl dies keine Illusion ist, nicht darauf einigen können, was unter "Nichts" zu verstehen ist (was "nichts", "Leere" bedeutet). Nämlich:
- Ist dies ein Basis-Energiezustand, der in der Vergangenheit hätte liegen können (zum Beispiel viel höher)? Zum Beispiel während der kosmischen Inflation.
- Ist dies ein Zustand außerhalb von Raum und Zeit, aus dem tatsächlich Raum-Zeit entsteht (aus dem wahren Zustand der Leere)? Existiert ein solcher Staat überhaupt und wird seine Existenz von Bedeutung sein?
- Ist dies ein Zustand der Leere im Universum, der sich von einem ähnlichen Zustand in einer anderen Tasche des Multiversums unterscheiden kann?
- Oder ist es ein kosmisches Vakuum mit all seiner virtuellen Energie, das sich je nach Inhalt ändern kann?
Es ist irgendwie seltsam zu glauben, dass "unsere Leere" nirgendwo anders, an anderen Orten, eine solche "Leere" sein kann.
Aber wir denken, dass hier der Urknall begann! Beim Übergang von einer höheren Nullenergie zu einer niedrigeren ging das expandierende Universum, gefüllt mit der dem Raum selbst innewohnenden Energie, in einen niedrigeren Zustand über, und dieser Übergang führte zur Schaffung aller Materie, Antimaterie und Strahlung in unserem Universum. Es ist sogar möglich, dass uns in Zukunft ein ähnlicher Übergang mit einem anderen, kälteren Urknall erwartet.
Diese Argumentation gefällt uns zwar wenig. Diese "Physik des Nichts" klingt wie die Physik von etwas. Wenn wir nichts verstehen wollen, bringen uns unsere Ideen schon vor der Geburt des Universums aus dem Weltraum. Worum geht es sonst? Wie können Sie über etwas "für" sprechen, wenn Sie keinen Platz haben? Wie können Sie verstehen, was "vorher" ist, wenn keine Zeit ist?
Und was auch immer dieses "Nichts" sein mag, es enthält das gesamte Universum.
Viele Physiker argumentieren, dass es unmöglich ist, etwas gründlich zu verstehen, bis wir verstehen, was "nichts" ist. Weil wir nicht verstehen, woher fundamentale Gesetze kommen, wenn wir nicht verstehen, welche fundamentalen Gesetze die Natur des leeren Raums regeln.
Wir können also sagen, dass unser Universum wirklich aus dem Nichts, aus der Leere, aus dem Nichts kam und sein Endzustand nach einer langen Zeit asymptotisch zur Nichtexistenz neigen kann. Aber nur, wenn wir unsere Beschreibung des physischen "Nichts" als wahres Nichts akzeptieren. Diese Definition von "nichts" an sich kann nicht von unserer Definition von Raum, Zeit und den "Regeln" des Universums abhängen; Physiker, Philosophen und andere müssen sich in dieser Angelegenheit nicht einig sein. Es gibt einfach kein physikalisches Experiment, mit dem wir sagen können, es sieht so aus, als hätten wir daraus endlich nichts gemacht.
Aber es gibt Dinge, bei denen wir uns sicher sind: Wir haben nicht immer existiert; wir werden nicht immer existieren; wir existieren jetzt. Unabhängig davon, was "nichts" ist, sind wir alle etwas. Und alles kam bis zu dem einen oder anderen Grad aus dem Nichts, was auch immer das nichts war. Und soweit wir das Universum verstehen, wird es eines Tages in einen Zustand endloser physischer Leere zurückkehren. Aber was wird die Natur dieser endgültigen "Leere" sein - wir haben diese Frage noch nicht beantwortet.
ILYA KHEL
