Das Buch der Universen

Physiker, Kosmologe und Bestsellerautor John D. Barrow, Jahrgang 1952, ist Professor für Mathematik und Geometrie sowie Leiter des Millennium Mathematics Project an der Universität Cambridge. Neben seiner eindrucksvollen akademischen Karriere hat er zahlreiche Bücher veröffentlicht. Im Campus Verlag erschien von ihm »Das 1x1 des Universums« (2004) und »Einmal Unendlichkeit und zurück« (2006).

INHALT

Vorwort 11
1.Zur rechten Zeit am rechten Ort 13
Zwei ältere Herren und das Universum 13
Was ist ein Universum? 14
Die Bedeutung des Standorts 16
Die Kristallschalen des Aristoteles 24
Das Universum des Ptolemäus 25
Die Kopernikanische Wende 28

2.Wandel und ewige Wiederkehr 33
Besondere Zeiten und besondere Orte 33
Demokratie im Weltall 35
Das Universum im Wandel 37
Kant und Laplace: Nebel im Weltall 43
Wallace und Kelvin: Abstürzende Sterne 44
Wärmetod: Das Ende des Universums? 49
Schwarzschild: Der Mann, der zu viel wusste 53

3.Einsteins Universen 59
Noch eine Kopernikanische Wende 59
Einsteins Einsicht 60
Eine Abschweifung: alte und neue Theorien 64
Einsteins statisches Universum 65
De Sitters leeres Universum 69
Friedmanns Universen: Bewegung und Materie 72
Lemaîtres Feuerwerkstheorie 76
Einstein und de Sitter 84
Tolmans oszillierendes Universum 87
Lemaître und Tolman: Das verrückte Universum 90
Milnes gottgefälliges Universum 93

4.Barock-Universen mit Zopf und Rüsche 96
Blumenkohl-Universen 96
Kasners Pfannkuchen-Universum 100
Diracs Universum und der Zerfall der Schwerkraft 103
Einstein und Rosen: Gravitationswellen 108

5.Ganz neue Ideen 114
Das Emmentaler-Universum 114
Harmoniestörungen 116
Schrödingers Universum aus dem Quantensee 120
Gödels Kreisel-Universum 124

6.Big Bang oder der lange, ruhige Fluss? 132
Ein Universum, das immer sein wird, wie es war 132
Ein Universum auf dem Schreibtisch 141
Elektrische Universen 144
Heiße Universen 146

7.Ungeschminkte Universen 156
Turbulente Universen 156
Gestörte Universen von I bis IX 161
Glatte Universen und ein neues Fenster ins All 167
Chaotische Universen 169
Das Mixmaster-Universum 171
Magnetische Universen 176
Die Universen von Brans und Dicke 177
Universen aus Materie und Antimaterie 179

8.Singularitäten für Anfänger 183
Universen mit Singularitäten 183
Welche Universen sind singulär? 188
Kalte und lauwarme Universen 197
Vereinigung aller Kräfte 199
Freiheit im Teilchenzoo 200

9.Schöne neue Welten 204
Asymmetrische Universen 204
Problematische Universen 207
Inflationäre Universen 208
Aufgeblähte Blasen 214
Ewig inflationäre Universen 217
Zurück zur Einfachheit 221
Universen außer Kontrolle 223

10.Postmoderne Universen 228
Zufällige Universen 228
Wahrscheinliche Universen 230
Anthropische Universen 231
Zufälle im Multiversum? 240
Hausgemachte Universen 243
Natürliche Auslese unter den Universen 246
Schwindeluniversen 249
Universen aus Schrott und Abfall 257
Der Auftritt der Boltzmann-Gehirne 261

11.Ausgefranste Universen 267
Eingerollte Universen 267
Quantenuniversen 273
Ein Universum erzeugt sich selbst 280
Universen auf Kollisionskurs 281
Dämmerlicht 286
Hyperuniversen 288

12.Universen auf der Flucht 291
Das Schnäppchen-Universum 291
Das groteske Universum 297
Das rätselhafte Universum 304

Anmerkungen 311
Bildnachweise 352
Register 353

Ganz weit und ganz nah
"Der Autor streift kenntnisreich und mit zahlreichen erhellenden Anekdoten gespickt durch die Geschichte der Erforschung des Kosmos von den ältesten Zeiten bis in die Gegenwart." (Neues Deutschland, 26.11.2011)

Im Kosmos sind die Monopole rar
"Kurzweilige Lektüre." (Frankfurter Allgemeine Zeitung, 01.02.2012)

VORWORT

"Irgendetwas Unbekanntes tut etwas, doch wissen wir nicht was." Arthur S. Eddington

Universen sind gerade der große Renner. Und dies ist ein Buch über Universen. Es ist eine Geschichte, die sich um eine ungewöhnliche Tatsache dreht, die im Hintergrund verborgen ist: die geniale Leistung Albert Einsteins, der uns gezeigt hat, wie man alle Universen beschreiben kann, die möglich sind. Zuvor hat man Tausende von Jahren die Struktur unseres Universums diskutiert. Jede Menge exotischer Bilder wurden entworfen, um es zu beschreiben und zu erklären. Die Resultate waren oft von religi ösen, nationalistischen, künstlerischen und ganz persönlichen Vorurteilen geprägt. Im frühen 20. Jahrhundert änderten sich die Dinge aber plötzlich: Einstein zeigte uns, wie wir alle Universen, die mit den physikalischen Gesetzen und den Eigenschaften der Gravitation in Einklang stehen, beschreiben können. Er zeigte uns, wie wir ihre Vergangenheit rekonstruieren und ihre Zukunft vorhersagen können. Diese Universen aber wirklich zu finden, war keine leichte Aufgabe. Seit damals haben sich Astronomen, Mathematiker und Physiker damit abgemüht, Einsteins komplizierte Gleichungen zu lösen. Mein Buch ist diesem Ringen gewidmet - und den Möglichkeiten, die bei diesem Kampf aufgedeckt wurden.
Was für eine Galerie von Welten! Viele tragen den Namen der berühmtesten Naturwissenschaftler des 20. Jahrhunderts. Einige Universen blähen sich auf, andere kollabieren, einige rotieren wie ein Kreisel, während wieder andere völlig chaotisch sind. Manche sind perfekt geglättet und homogen, in anderen ist die Materie zusammengeklumpt oder wird von kosmischen Gezeiten in alle Richtungen geschüttelt. Einige oszillieren bis in alle Ewigkeit, andere werden leblos und kalt, wieder andere eilen auf eine Zukunft mit immer schnellerer Expansion zu und laufen aus dem Ruder. Es gibt Universen, die Zeitreisen in die Vergangenheit erlauben, während andere damit drohen, dass in einem endlichen Zeitabschnitt unendlich viele Dinge passieren. Nur ganz wenige erlauben, dass sich in ihnen Leben entwickelt, während der große Rest niemals von bewussten Wesen erforscht werden wird. Einige enden mit einem großen Knall, andere mit einem kläglichen Winseln. Wieder andere enden überhaupt nie.
Das Buch setzt sich mit Universen auseinander, in denen sich die Gesetze der Physik von Zeit zu Zeit und von Ort zu Ort ändern können, mit Universen, die verborgene Zeit- und Raumdimensionen haben, mit Universen, die ewig existieren oder in Schwarzen Löchern leben, ohne Warnung sterben werden oder mit anderen kollidieren. Es wird um inflationäre Universen gehen und um Universen, die aus etwas ganz anderem entstehen - oder sogar aus dem Nichts. Nach und nach werden wir dann zu den neuesten und derzeit besten Beschreibungen unseres Universums vorstoßen, also des Universums, das wir heute beobachten können, und uns mit dem Konzept des Multiversums auseinandersetzen, dem Universum aller möglichen Universen, dessen Existenz die modernen physikalischen Theorien behaupten. Das sind dann die fantastischsten und am weitesten reichenden Spekulationen, die derzeit in den Naturwissenschaften zu finden sind. Sie konfrontieren uns mit der Frage, ob die Ausstellungsstücke in unserer Bildergalerie möglicher Universen wirklich existieren oder ob es vielleicht doch nur ein einziges Universum gibt, das diesen Namen verdient - nämlich unseres.
Es gibt eine Vielzahl von Büchern über Kosmologie und Astronomie, die sich mit einzelnen Aspekten von Universen wie ihrem Anfang und ihrem Ende, der dunklen Energie, der dunklen Materie, der inflationären Expansion und den Bedingungen für Leben auseinandersetzen. Mein Buch soll Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, einen Überblick über ganze Universen und die Geschichte ihrer Entdeckung und Erforschung geben - wobei ich nicht vergessen werde, die Lebensgeschichten der Wissenschaftler zu erzählen, die das alles erforscht haben.
Mei