Matrix Multiverses Meet Multiple Mythologies

Der kosmische Sandkasten und das Rätsel um das „Warum wir?“

Stellen Sie sich das Universum nicht als eine einzige, einsame Bühne vor, sondern als einen riesigen, brodelnden Topf Suppe. In diesem Topf bilden sich unzählige winzige Blasen, die platzen und verschmelzen. Dies ist das Reich der Kosmologie und der Quantengravitation – jener Fachgebiete, die versuchen zu verstehen, wie die größten Dinge der Existenz (wie Galaxien und Schwarze Löcher) und die kleinsten Dinge (wie Atome und Energie) zusammenpassen. Lange Zeit waren Wissenschaftler über eine bestimmte Art von Blase rätselhaft: ein de-Sitter-Universum. Stellen Sie sich dies als eine Blase vor, die ewig expandiert und mit einer mysteriösen Energie gefüllt ist, die alles auseinanderdrückt. Wir leben in einer, die genau das zu tun scheint.

Die große Frage ist: Was passiert im Inneren dieser Blasen? Bestehen sie ewig? Haben sie einen geheimen „Recycling-Behälter“, in dem sie sich selbst zurücksetzen? Und warum hat unsere Blase genau die richtigen Einstellungen, um die Existenz von Sternen, Planeten und uns zu ermöglichen? Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass diese Blasen so besonders sind, dass sie vielleicht nur einen einzigen möglichen Zustand haben können, oder dass sie sich schließlich in seltsame, zufällige Kopien von uns selbst, sogenannte „Boltzmann-Gehirne“, zurückverwandeln. Doch dieses neue Paper schlägt eine viel wildere, chaotischere und vielleicht logischere Geschichte vor. Es schlägt vor, dass unser Universum kein einsames, geschlossenes Zimmer ist, sondern vielmehr eine kleine Blase, die in einem riesigen, hungrigen Schwarzen Loch lebt, und dass dieser Aufbau erklärt, warum das Universum so aussieht, wie es aussieht.

Das Paper: Ein Multiversum aus Schwarzen-Loch-Blasen

Die Autoren Sidan A, Tom Banks und Willy Fischler haben ein mathematisches Modell entworfen, das wie ein kosmisches Puppenhaus funktioniert. Ihre Hauptidee ist, dass unser Universum (und viele andere wie es) nicht isoliert existiert. Stattdessen argumentieren sie, dass diese expandierenden de-Sitter-Universen tatsächlich im Inneren von Schwarzen Löchern leben.

So funktioniert ihr Modell, unter Verwendung einer spielerischen Analogie: Stellen Sie sich einen riesigen, flachen, merkmalslosen Ozean vor (ein „flaches Friedmann-Robertson-Walker-Universum“), der so voller Energie ist, wie es nur möglich ist. In diesem Ozean schweben riesige Schwarze Löcher. Im Inneren jedes dieser Schwarzen Löcher gibt es laut den Autoren ein „Blasen“-Universum, das unserem eigenen ähnelt. Diese Blasen expandieren, genau wie unsere es tut.

Das Paper legt nahe, dass diese Blasen nicht permanent sind. Sie sind wie Seifenblasen in einem größeren, chaotischeren System. Die Autoren berechnen, dass diese Blasen schließlich „platzen“ oder kollabieren werden. Sie halten nicht ewig; sie zerfallen und vermischen sich wieder mit dem riesigen Schwarzen Loch, in dem sie sitzen. Dies geschieht auf einer Zeitskala, die für uns unglaublich lang ist (Milliarden von Jahren), aber exponentiell kürzer ist als die Zeit, die für ein „Recycling“-Ereignis nötig wäre.

Was bedeutet das für das „Boltzmann-Gehirn“-Problem?
Jahrelang sorgten sich einige Physiker, dass, falls ein Universum ewig existiert, zufällige Fluktuationen der Energie schließlich ein Bewusstsein aus dem Nichts erschaffen könnten (ein „Boltzmann-Gehirn“), das glaubt, man selbst zu sein. Dieses Paper argumentiert, dass dies unmöglich ist. Da die Blasen-Universen innerhalb des Schwarzen Lochs instabil sind und kollabieren, lange bevor diese zufälligen Fluktuationen überhaupt die Chance haben könnten, treten diese „Geistergehirne“ niemals auf. Das Universum lebt einfach nicht lange genug, damit dies geschehen kann.

Das „Platzen“ und das „Verschmelzen“
Das Paper verwendet schwere Mathematik (genannt die Israel-Junction-Bedingungen), um zu zeigen, wie diese Blasen in die Schwarzen Löcher passen. Sie stellen fest, dass die Blase durch eine Schale aus Energie an ihrem Platz gehalten wird. Mit der Zeit kollabiert diese Schale. Für einen Beobachter innerhalb der Blase sieht dies so aus, als würde das Universum schrumpfen und schließlich auf eine Singularität (einen Punkt unendlicher Dichte) treffen. Aber für einen äußeren Beobachter (das riesige Schwarze Loch) ist es lediglich die Vermischung der Energie der Blase mit der Energie des Schwarzen Lochs.

Die Autoren schlagen auch vor, dass, wenn man viele dieser Schwarzen Löcher in dem riesigen Ozean schweben lässt, diese zusammenstoßen könnten. Wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren, würden die Blasen in ihnen verschmelzen oder zerstört werden. Das bedeutet, dass das „Multiversum“ ein dynamischer, chaotischer Ort ist, an dem Universen ständig geboren werden, sterben und zusammenstoßen, anstatt eine statische Sammlung ewiger Welten zu sein.

Warum leben wir in einem Universum, das Leben ermöglicht?
Hier wird das Paper wirklich interessant. Die Autoren schlagen vor, dass dieses Modell die „Feinabstimmung“ unseres Universums erklärt. In ihrem Multiversum gibt es Milliarden dieser Schwarz-Loch-Blasen, jede mit leicht unterschiedlichen Einstellungen (wie der Stärke der Gravitation oder der Menge der Dunklen Energie). Die meisten von ihnen könnten zu chaotisch oder zu leer sein, um Leben zu unterstützen. Aber einige, wie unseres, haben zufällig die richtigen Bedingungen.

Das Paper argumentiert, dass wir nicht glauben müssen, dass das Universum perfekt „entworfen“ wurde. Stattdessen befinden wir uns einfach in einer der seltenen Blasen, die lange genug überlebt hat und die richtigen Zutaten (wie die richtige Menge an Dunkler Materie und Strahlung) besaß, um Galaxien und schließlich uns zu bilden. Die Autoren legen sogar nahe, dass die spezifischen Bedingungen, die für Leben notwendig sind (wie die Existenz von Sternen und Chemie), Universen ausschließen könnten, die zu „perfekt“ oder zu „supersymmetrisch“ sind (ein schicker Begriff für eine Art mathematisches Gleichgewicht, das Chemie unmöglich machen würde).

Was das Paper ausschließt
Die Autoren sind sich sehr klar darüber, was ihr Modell nicht aussagt. Sie lehnen die Idee explizit ab, dass unser Universum ein „geschlossenes“ System mit nur einem einzigen möglichen Zustand ist. Sie argumenten auch gegen die Vorstellung, dass unser Universum ewig halten und schließlich „Rekurrenzen“ erleben wird (bei denen alles zurückgesetzt und wiederholt wird). Sie stellen fest, dass, da das Universum ein Subsystem eines größeren Schwarzen Lochs ist, es instabil ist und zerfallen wird, lange bevor all diese seltsamen Szenarien der unendlichen Zeit eintreten könnten.

Wie sicher sind sie sich?
Die Autoren präsentieren dies als ein mathematisches Modell. Sie haben einen konsistenten Satz von Gleichungen aufgebaut, der zeigt, wie dies funktionieren könnte. Sie geben zu, dass ihr Modell vielleicht nicht die endgültige, korrekte Beschreibung der Realität ist, betonen aber, dass es mathematisch wohldefiniert ist. Im Gegensatz zu anderen Theorien, die auf vagen Vermutungen beruhen, nutzt ihr Modell spezifische Regeln (wie die Israel-Junction-Bedingungen), um zu zeigen, wie diese Blasen zusammenpassen. Sie schlagen vor, dass dieses Modell einen „Rahmen“ bietet, um zu verstehen, warum unser Universum so aussieht, wie es aussieht, räumen aber ein, dass wir es nicht beweisen können, indem wir nur ein einziges Universum betrachten. Wir können nicht aus unserer Blase heraustreten, um das riesige Schwarze Loch zu sehen, in dem sie liegt.

Kurz gesagt: Dieses Paper zeichnet das Bild eines Universums als einer temporären, aufregenden Blase innerhalb eines viel größeren, chaotischen Systems. Es deutet darauf hin, dass unsere Existenz ein glücklicher Unfall in einem Multiversum aus kollidierenden Schwarzen Löchern ist, und dass die seltsamen, „unnatürlichen“ Werte unserer universellen Konstanten einfach das Ergebnis dessen sind, dass wir in der einen Blase gelandet sind, die gerade lange genug überlebte, um das Leben entstehen zu lassen. Es ist eine Geschichte des kosmischen Chaos, in der der einzige Grund, warum wir hier sind, darin besteht, dass die Blase, in der wir leben, gerade lange genug Bestand hatte, um uns die Frage stellen zu lassen.