Stellen Sie sich ein Universum mit extrem starker Schwerkraft vor. Sterne könnten aus sehr wenig Material entstehen. Sie wären kleiner als in unserem Universum und würden viel kürzer leben. Aber könnte sich dort Leben entwickeln? Unter den wohlig warmen Strahlen der Sonne hat das menschliche Leben schließlich Milliarden von Jahren gebraucht, um sich auf der Erde zu entwickeln.
Stellen Sie sich nun ein Universum mit extrem schwacher Schwerkraft vor. Seine Materie würde Schwierigkeiten haben, sich zu verklumpen, um Sterne, Planeten und – letztendlich – Lebewesen zu bilden. Es scheint, als hätten wir ziemliches Glück, die Schwerkraft zu haben, die genau richtig für das Leben in unserem Universum ist.
Das gilt nicht nur für die Schwerkraft. Die Werte vieler Kräfte und Teilchen im Universum, dargestellt durch etwa 30 sogenannte Fundamentalkonstanten, scheinen alle so zu sein perfekt ausrichten um die Evolution des intelligenten Lebens zu ermöglichen. Aber es gibt keine Theorie, die erklärt, welche Werte die Konstanten haben sollten – wir müssen sie nur messen und ihre Zahlen in unsere Gleichungen einsetzen, um den Kosmos genau zu beschreiben.
Warum also nehmen die Fundamentalkonstanten die Werte an, die sie haben? Mit dieser Frage ringen Physiker seit Jahrzehnten. Es ist auch das Thema der zweiten Folge unserer neuen Podcast-Serie Great Mysteries of Physics – moderiert von Miriam Frankel, Wissenschaftsredakteurin bei The Conversation, und unterstützt von FQxI, dem Foundational Questions Institute.
„Wir wissen nicht, ob einige dieser Konstanten tief miteinander verbunden sind. Wenn wir eine tiefere Theorie hätten, würden wir feststellen, dass sie nicht wirklich unabhängig voneinander sind“, erklärt Paul Davies, theoretischer Physiker an der Arizona State University . „Aber wir haben diese Theorie im Moment nicht, wir haben nur all diese Zahlen.“
Manche Physiker stört der scheinbar fein abgestimmte Kosmos nicht. Andere haben Trost in der Multiversum-Theorie gefunden. Wenn unser Universum nur eines von vielen wäre, würden einige statistisch gesehen genauso aussehen wie unseres. In einem solchen Universum, sagt Davies, „tauchen Wesen auf und staunen über die Tatsache, dass sie in einem Universum leben, das so aussieht, als wäre es zu Gunsten ihrer Existenz manipuliert worden, aber eigentlich sind wir nur Gewinner in einer kosmischen Lotterie.“
Aber viele Physiker, einschließlich Davies, halten an einer grundlegenderen Theorie der Natur fest, die genau erklären kann, welche Werte die Konstanten überhaupt haben sollten. „Normalerweise sage ich zwei Hochs auf das Multiversum, weil ich denke, dass es besser ist, als nur zu sagen, dass Gott es getan hat“, argumentiert er und fügt hinzu, dass man eine vollständigere Theorie braucht, um drei Hochs zu erreichen.
In Ermangelung einer tieferen Theorie ist es jedoch schwierig, genau abzuschätzen, wie fein abgestimmt unser Universum ist. Fred Adams, ein Physiker an der University of Michigan, hat es getan viel Recherche zu versuchen, das herauszufinden, und er hat entdeckt, dass sich die Masse eines Quarks namens Down-Quark (Quarks sind Elementarteilchen, aus denen beispielsweise der Atomkern besteht) nur um den Faktor sieben ändern kann, bevor er das Universum darstellt, wie wir weiß es, leblos.
Aber wie fein abgestimmt ist das? „Wenn Sie ein Radio einstellen möchten, müssen Sie die Frequenz des Signals auf 1 % kennen – und 1 % ist viel besser eingestellt als ein Faktor von sieben“, erklärt Adams. „Es ist also viel schwieriger, ein Radio abzustimmen, als ein Universum abzustimmen.“ Interessanterweise hat seine Arbeit auch gezeigt, dass es möglich ist, Universen zu schaffen, die lebensfreundlicher sind als unsere. „Man kann ein logischeres Universum schaffen, das mehr Struktur erzeugt, potenziell bewohnbarere Umgebungen hervorbringt und implizit das Leben besser unterstützt“, erklärt er.
Es gibt Experimente, die helfen könnten, die Feinabstimmungsdebatte zu schlichten. Einige Projekte versuchen zum Beispiel herauszufinden, ob die Konstanten, die wir um uns herum sehen, wirklich konstant sind – vielleicht variieren sie auch nur geringfügig über Zeit oder Raum. Und wenn das der Fall wäre, wäre es ein Schlag für diejenigen, die glauben, dass der Kosmos fein abgestimmt ist.
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