Multiversum: Die Idee, die einst zu leugnen gefährlich war

1277 gab der Bischof von Paris bekannt, dass jeder Gelehrte, der lehrte, dass es nur ein Universum geben könnte, mit der Exkommunikation rechnen müsse – denn diese Behauptung bestritt Gottes Macht, so viele Welten zu schaffen, wie er es beliebig tat. Jahrhunderte vor Teleskopen und Satelliten war das Multiversum bereits ein Thema, das ernst genug war, um Karrieren zu gefährden.

Heute ist das Multiversum ein echtes, wenn auch umstrittenes Gebiet der Physik: eine Familie von Ideen darüber, warum unser Universum möglicherweise nicht das einzige ist, aufgebaut auf der Inflationstheorie, der Quantenmechanik und der Suche nach schwachen Mustern im ältesten Licht des Himmels. Keine davon ist etablierte Wissenschaft, und einige der lautesten Kritiker sind selbst Physiker. Aber die Geschichte, wie die Idee hierher kam und was Menschen tatsächlich versucht haben zu testen, ist seltsamer als die meiste Science-Fiction.

Die Vorstellung, dass die Realität mehr als ein Universum enthalten könnte, ist keine moderne Erfindung. Sie geht auf die gleichen antiken griechischen Denker zurück, die zuerst die Existenz von Atomen vorschlugen – mit der Überlegung, dass, wenn Materie aus unteilbaren Teilchen gebaut werden könnte, die durch unendlichen Raum verstreut sind, es keinen offensichtlichen Grund gab, warum dieser Raum nur einen Kosmos enthalten sollte.

Nicht alle waren einverstanden. Aristoteles lehnte sich dagegen auf und bestand darauf, dass die Logik selbst ein einzelnes Universum und nichts mehr fordere. Sein Argument setzte sich über mehr als tausend Jahre durch und prägte das westliche Denken so gründlich, dass es im Mittelalter fast zur offiziellen Doktrin wurde – bis die Kirche selbst anders entschied. Die Erklärung von 1277 des Bischofs von Paris drehte das Skript völlig um: plötzlich war Aristoteles' Einteilungs-Universum-Ansicht die riskante Position, die man verteidigen musste, da sie die göttliche Macht zu begrenzen schien.

Der Begriff „Multiversum" selbst geht der modernen wissenschaftlichen Debatte um Jahrzehnte voraus. Es war der amerikanische Philosoph und Psycholog William James, der das Wort zuerst 1895 verwendete – obwohl er etwas ganz anderes meinte als Blasenuniversen oder Quantenverzweigungen. Die Physik sollte für den größten Teil eines Jahrhunderts nicht mit dem Vokabular mithalten.

Moderne Multiversum-Theorien lassen sich meist auf Inflation zurückführen: die Idee, dass das Universum in der Säuglingsstadium durch einen Ausbruch extrem schneller Expansion durchmachte, ausgearbeitet von Physikern wie Alan Guth und Andrei Linde, unter anderen, nicht lange nach 1980. Diese einzelne Idee veränderte die Art, wie Physiker die ersten Momente nach dem Urknall sehen.

Hier ist der Teil, der direkt zu einem Multiversum führt: Inflation muss nicht überall auf einmal enden. In unserer eigenen kosmischen Umgebung stoppte sie vor 13,7 Milliarden Jahren, aber Berechnungen deuten darauf hin, dass sie in weit entfernten Regionen noch immer stattfindet und ständig neue „normale" Raum-Zeit-Taschen wie unsere abfeuert. Wenn dieses Bild stimmt, ist unser gesamtes beobachtbares Universum nur eine Blase in einem endlosen gärenden Meer, und wir können nur einen kleinen Teil der Blase sehen, in der wir gerade zufällig sind.

Das ist eine wirklich seltsame Implikation: Sie bedeutet, dass der Urknall kein einzelnes, einmaliges Ereignis war, sondern etwas, das ständig irgendwo für immer passiert – nur nicht überall, wo wir derzeit ein Teleskop hinweisen können.

Wenn andere Blasenuniversen existieren und unsere Blase jemals gegen eine andere stieß, überlegten sich Physiker, sollte die Kollision eine Markierung auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund hinterlassen – das schwache Nachglühen des Urknalls, das den gesamten Himmel erfüllt. Diese Idee führte zu einem der wenigen echten Versuche, das Multiversum observationell zu testen, anstatt nur philosophisch darüber zu streiten.

Zwei Arbeiten erschienen in zwei führenden Physikjournalen, Physical Review Letters und Physical Review D, und legten zum ersten Mal eine echte Methode zum Jagen anderer Universen dar. Nachdem 7 Jahre Daten vom WMAP-Satelliten der NASA verarbeitet wurden, kam das Team mit der ersten Obergrenze für Kollisionsmarken auf, die sich in dieser Hintergrundstrahlung verstecken könnten.

Das Ergebnis war ein festes Null: Die Daten schlossen die Vermehrung des standardkosmologischen Modells mit Blasenkollisionen aus und pinten die durchschnittliche Anzahl erkennbarer Kollisionen über den gesamten Himmel auf weniger als 1,6, mit 68% Sicherheit. Es ist nicht der Beweis, dass andere Universen nicht existieren – nur dass, wenn unsere Blase jemals mit einem Nachbarn kollidiert hat, die WMAP-Daten es nicht deutlich zeigen. Forscher stellten fest, dass Blasenuniversen, die nah genug herandriften, kurz zusammenkleben können, wie Seifenblasen es tun, was genau die Art von Ereignis ist, für die diese Suche konzipiert wurde.

Ein separater, nicht zusammenhängender Anspruch entzündete die Debatte kurz wieder. Nach der Durcharbeitung des Spektrums des kosmischen Mikrowellenhintergrunds meldete der Astrophysiker Ranga-Ram Chary ein Signal, das etwa 4.500-mal zu hell war, nach den bekannten Zahlen der Protonen und Elektronen, von denen angenommen wird, dass sie in der Frühe des Universums existierten.

Was die Anomalie interessant machte, war ihre Form: Sie passte besser zu einem Kosmos, in dem das Verhältnis zwischen Materie-Partikeln und Photonen etwa 65-mal über dem in unserem eigenen Universum gemessenen Wert liegt – nicht nur ein kleines statistisches Wackeln, sondern ein Missverhältnis mit einem ganz anderen Satz physikalischer Konstanten. Chary schätzte die Chancen, dass es einfach Rauschen war, auf 30%, während er eine viel dramatischere Möglichkeit zuließ: dass ein Nachbaruniversum einige seiner eigenen Materie-Partikel in unseres verschüttet hatte.

Chary war vorsichtig, den Fund nicht zu überverkaufen, schreibend, dass Ansprüche so ungewöhnlich wie Beweis für alternative Universen ein gleich hohes Beweislastniveau fordern. Fast ein Jahrzehnt später hat keine Folgeanalyse das Signal als echten Beweis für etwas jenseits unseres eigenen Universums bestätigt – eine Erinnerung daran, wie schnell eine fesselnde Anomalie wieder verblassen kann, wenn mehr Daten ankommen.

Nicht jede Multiversum-Idee stammt aus der Kosmologie. Die Quantenmechanik hat ihre eigene Version, geboren aus einem Rätsel darüber, was passiert, wenn eine Messung durchgeführt wird. Der Physiker Hugh Everett schlug 1957 vor, dass jedes mögliche Ergebnis eines Quantenereignisses tatsächlich passiert, jedes in seiner eigenen verzweigten Version der Realität – ein Rahmen, der jetzt normalerweise die Many-Worlds-Interpretation genannt wird, obwohl einige Physiker immer noch auf seine älteren Namen, die Relative-State-Formulierung und die Everett-Interpretation verweisen.

Anstatt einer einzelnen Geschichte, die sich entfaltet, beschreibt Everetts Bild einen sich ständig verzweigenden Baum der Realitäten, mit jeder Version gleich real für die Beobachter in ihm. Es bleibt eine der am meisten diskutierten Interpretationen der Quantentheorie, genau weil sie nicht direkt getestet werden kann – die anderen Zweige sind konstruktionsbedingt für immer unerreichbar.

Wenn das Multiversum wirklich unzählige Universen mit unterschiedlichen physikalischen Konstanten produziert, wirft es eine offensichtliche Frage auf: Warum hat unseres zufällig die richtigen Konstanten, damit Sterne, Planeten und Chemie überhaupt existieren können? Eine häufige Antwort lehnt sich auf das an, was das anthropische Prinzip genannt wird – die Überlegung, dass wir nicht überrascht sein sollten, uns in einem Universum zu finden, das die Art von Leben unterstützen kann, die die Frage überhaupt stellen kann, egal wie selten ein solches Universum unter allen möglichen sein könnte.

Der Begriff selbst ist jünger als man erwarten könnte: er erschien zuerst in Physiker Brandon Carters Beitrag zu einem 1973 Symposium in Krakau, mehr als ein Jahrzehnt nachdem die zugrunde liegende Idee bereits in der Kosmologie herumschwebte. Seitdem ist es eines der am häufigsten zitierten und am meisten diskutierten Konzepte, die mit dem Multiversum verbunden sind – eine Möglichkeit, unsere eigene Existenz zu erklären, ohne dass jemand das Universum absichtlich für uns abstimmen musste.

Keine davon entscheidet, ob andere Universen real sind. Was es zeigt, ist, dass das Multiversum, so langsam auch immer, aus einem mittelalterlichen Argument über die Grenzen der Göttlichen Macht in eine Reihe von testbaren Vorhersagen über schwache Muster am Himmel übergegangen ist – auch wenn, bisher, diese Tests immer wieder ohne klares Signal zurückkommen.

• Long Live the Multiverse! | Scientific American
• The Case for Parallel Universes | Scientific American
• Is our universe inside a bubble? First observational test of the 'multiverse' | ScienceDaily
• First Observational Tests of Eternal Inflation (arXiv)
• Cosmologist thinks a strange signal may be evidence of a parallel universe | phys.org
• Wikipedia: Multiverse
• Wikipedia: Many-worlds interpretation
• Wikipedia: Anthropic principle