Mathematiker rechnen den Urknall weg

Mathematiker sind immer auf der Suche nach den elegantesten Gleichungen und Modellen, mit denen sich möglichst viele von den Gesetzmäßigkeiten, die unsere Welt beschreiben, auf einmal erklären lässt. Oder, noch besser, direkt das ganze Universum.

Möglicherweise haben ein Ägypter und ein Inder gerade eine solche Gleichung vollendet, die nicht nur postuliert, das Universum hätte schon immer existiert, sondern auch die Fragen rund um noch dunkle Materie und Dunkle Energie erledigt und den Urknall ad acta legt.

„Die Urknall-Singularität ist das ernsteste Problem der Allgemeinen Relativitätstheorie, weil die Gesetze der Physik genau hier zusammenbrechen", sagte Ahmed Farag Ali von der Benha University und Zewail City of Science and Technology, phys.org. Gemeinsam mit Co-Autor Saurya Das, der an der kanadischen Universität Lechbridge lehrt, postuliert die Gleichung, unser Universum sei in der Größe begrenzt, im Alter dafür unbegrenzt. Die Voraussagen, die diese Begrifflichkeit einschließen, korrespondieren mit jüngsten kosmologischen Beobachtungen.

Wir glauben bisher an die Expansion des Universums nach der Singularität. Aber was passierte davor? Und wie endet das Universum; durch einen „Big Crunch", also eine Art umgekehrten Urknall? Die Gleichung der beiden geht davon aus, dass sich beides physikalisch unmöglich ereignen kann.

In ihrem Modell stützen sich die beiden Autoren auf Überlegungen des Quantenphysikers David Bohm über bohmische Trajektorien erstellt. Bohm beschäftigte sich in den 1950er Jahren mit Quantenbahnen, also der Quantenversion der Verbindung zweier Punkte auf einer Kugel oder einem anderen gekrümmten Körper oder Raum. Diese Verbindungen nennt man auch Geodäten.

Traditionelle Geodäten können sich kreuzen; Singularitäten entstehen. Doch Bohm'sche Bahnen kreuzen sich nie, somit gibt es auch keine Singularitäten. Damit kommt die Gleichung von Das und Farag Ali als eine Konstante daher, die auf mysteriöse Konstrukte wie Dunkle Energie und Dunkle Materie verzichten kann, und in der es folglich auch keinen Urknall gab.

Die Theorie von der Bahnen (oder Trajektorien) von Bohm wendeten die beiden dann auf die Gleichung eines alten Lehrers an, nämlich dem indischen Physiker Amal Kumar Raychaudhuri, der Saurya Das schon an der Uni Kolkata unterrichtete.

Und wie wird das Universum gemäß der quantenkorrigierten Raychaudhuri-Gleichung enden, wenn es schon keinen Anfang hat? Zum Beispiel gar nicht, schlagen die Autoren vor. Dagegen ist eine Möglichkeit aus der generellen Relativitätstheorie, dass das Universum wieder in sich zusammenschrumpft, bis es wieder zu einem dichten, einzigen Punkt der Singularität schrumpelt.

Physikalisch beschreibt das Modell der beiden Mathematiker unser Universum als mit einer Quantenflüssigkeit aus Gravitonen gefüllt. Das sind hypothetische Teilchen ohne Masse, die die Gravitationskraft tragen und die—vorausgesetzt, sie existieren—eine zentrale Rolle in der Theorie der Quantengravititation einnehmen.

Klingt alles wahnsinnig kompliziert? Wer täglich mit quantenkorrigierten Trajektorien hantiert, für den scheint das offenbaralles ein Klacks—oder Saurya Das ist einfach nur ein Angeber: „Es ist befriedigend, festzustellen, dass solche unkomplizierten Korrekturen potentiell so viele Probleme auf einmal lösen können", wird er bei Phys.org zitiert.