3.1 Der „heilige Gral“ der Quantenphysik

3.1 Der „heilige Gral“ der Quantenphysik

In den letzten drei Jahrzehnten haben bemerkenswerte Ergebnisse astronomischer Beobachtung die qualitative Kosmologie in eine quantitative Wissenschaft verwandelt.

Eine handvoll kosmologischer Parameter charakterisieren heute das beobachtbare Universum.¹ Die Astronomen einigten sich auf das Konkordanz Modell, das gegenwärtig als „ΛCDM„ Modell zusammengefasst werden kann. Dabei steht „Λ“ für eine positive kosmologische Konstante und „CDM“ für kalte dunkle Materie.

Dieses Modell basiert auf einem Alter des Universums von 13,8 Mrd. Jahren und einer Zusammensetzung des Kosmos aus etwa 13% der uns bekannten barynonischen Materie (Quarks und Leptonen, i.e. Elektronen, Neutrinos, etc.), etwa 25% der noch weitgehend unbekannten dunkle Materie und etwa 75% der ebenso noch weitgehend unverstandenen dunklen Energie, die abstoßende Wirkung hat.

Die Hubble Konstante des „ΛCDM„ Modells beträgt je nach Begründung 67,4 oder 73,5 kg/s/Mpc und die Energiedichte des Universums ${\displaystyle {\mathrm{\Omega }}_{(+\text{Index})}}$ liegt nahe einer kritischen Größe, ab der ein Rekollaps des Universums (Big Crunch) erfolgen würde. Ein Big Crunch ist jedoch angesichts unseres beschleunigt expandierenden Kosmos und der damit verbundenen zunehmenden Annäherung die Geoemetrie der De-Sitter Raumzeit [vgl. 5.5.2.2] unwahrscheinlich.²

Abb. 1: Die Abb. zeigt die drei möglichen Lösungen der Friedmann -Gleichungen, die nach allgemeiner Auffassung unser Universum potentiell beschreiben können. Abbhängig von dem Krümmungsfaktor k unseres Kosmos kann eine der folgenden topologischen Alternativen erfüllen:

• elliptisches oder sphärisches Universum bei einer Krümmung von k = + 1. Dieses Universuch ist geschlossen unbegrenzt, hat jedoch ein endliches Volumen.
• euklidisches Universum, bei einer Krümmung k= 0. Dieser Kosmos ist offen/unendlich oder geschlossen/endlich. Das Universum ist flach, i.e. hiergelten die Sätze der ebenen Geometrie Euklids, z. B. die Winkelsumme im Dreieck beträgt 180 Grad. Im Konsens-Modell (engl. concordance model) bildet das unendlich ausgedehnte, flache Universum die Grundlage.
• hyperbolisches Universum , bei einer Krümmung k = – 1. Das Horn Universum mit negativer Krümmung ist eine moderne Alternative zum flachen Universum. Dieser Kosmos ist ebenfalls offen/unendlich oder geschloissen/endlich – je nach Topologie. Unser Universum ist nach gemeinhin akzeptierter Auffassung der Astronomen unendlich und flach.³

Vor ewa 20 Jahren wurde das„holografische Prinzip„ und die „holografische Dualität„ entdeckt und in der Folgezeit weiter untersucht. Sie führten zu einem neuen Blick auf die Realität. Das holografische Prinzip besagt, dass eine Quantentheorie der Gravitation (z. B. d+3) durch eine Quantenfeldtheorie (QFT) beschrieben werden kann, die eine niedrigere Dimension (d+2) besitzt und keine Gravitation aufweist. Geht man davon aus, dass das holografische Modell des Universums richtig ist, muss erklärt werden, wie das Standardmodell der Kosmologie damit kompatibel ist.⁴

1. Paul McFadden and Kostas Skenderis, „Holography for Cosmology“, Institute for Theoretical Physics, Amsterdam, 2010, p. 1, [Digitale Ausgabe], URL: https://arxiv.org/pdf/0907.5542.pdf ↩︎
2. Laura Baudis, „Kosmologie Ia: Isotropie und homologe Weltmodelle“, Physikalisches Institut Ib, RWTH, Aachen, 2007, [Digitale Ausgabe], URL: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjn-b374JiCAxXRSPEDHXcBDPAQFnoECCkQAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.physik.uzh.ch%2F~lbaudis%2Fastroph0607%2Flecture3_030507.pdf&usg=AOvVaw0zxA7a9scUGWouakx__Zj6&opi=89978449 ↩︎
3. Artikel „Friedmann-Weltmodells“, in: Lexikon der Physik, Spektrum.de, [Digitale Ausgabe], URL: https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/horn-universum/186 ↩︎
4. Paul McFadden and Kostas Skenderis, „Holography for Cosmology“, Institute for Theoretical Physics, Amsterdam, 2010, p. 1, [Digitale Ausgabe], URL: https://arxiv.org/pdf/0907.5542.pdf s ↩︎

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Tags: Quantenkosmologie, Das Superpositionsprinzip, Das Verschränkungsprinzip