Raumzeit – einfach erklärt

Vom Urknall wissen wir, dass innerhalb von sehr kurzer Zeit ein wesentlicher Anteil der Materie in unserem Universum entstanden ist. Bei der Entstehung von Materie ist jedoch ein ebenso grosser Anteil an Antimaterie erforderlich. Bis jetzt hat man jedoch nirgens einen substanziellen Anteil dieser Antimaterie gefunden.

Wo ist die Antimaterie hin?

Der berühmte Physiker und Nobellpreisträger Richard Feynmann hatte einmal die These aufgestellt, dass das Entstehen und Verschmelzen von zwei Antiteilchen nichts anderes sei als dass ein und das selbe Teilchen in der Zeit umkehrt (und dabei Licht in Materie umwandelt oder umgekehrt).

Meiner Vorstellung nach hat die Entstehung von Materie und Antinaterie beim Urknall irgendwie "gerichtet" stattgefunden. Die Antimaterie wurde deshalb 180° weg von uns geschleudert und ist deshalb Raumzeit-mässig unerreichbar für uns. Ich bin davon überzeugt, dass die Materie in meinem Körper ein weiteres Mal als Antimaterie und nur deshalb überhaupt existiert.

Komplexe Zahlen als Analogie

In der Matematik gibt es eine dazu passende Analogie: die komplexen Zahlen. Unser sichtbares Universum entspricht den realen Zahlen. Das Gleichungssystem einer Linie und einer Parabel mit realen Zahlen beispielsweise hat entweder keine, eine oder zwei Lösungen (Schnittpunkte) abhängig davon ob und wie die Parabel von der Linie geschnitten wird.

Dasselbe Gleichungssystem mit komplexen Zahlen hat jedoch immer zwei Lösungen (eine komplexe Zahl hat zwei Anteile – einem realen und einem imaginären). Dank den komplexen Zahlen hat der Mathematiker ein ganzheitlicheres, vollständigeres Bild. In der realen, anfassbaren Welt machen komplexe Lösungen jedoch nur beschränkt Sinn, da sich Parabel und Linie dann eben nicht schneiden.

Dasselbe gilt für die Antimaterie. Sie erscheint nirgens und dennoch trägt sie auch im Versteckten dazu bei, dass die Raumzeitrechnung aufgeht. Die Analogie mit den komplexen Zahlen half mir jedenfalls dabei, meine aktuelle Sichtweise zu entwickeln. Aber es fällt mir derzeit schwer, sie sauber zu beschreiben.

Selber im Schwarzen Loch?

Ein schwarzes Loch mit der Masse unseres Universums hätte einen Schwarzschildradius, der ca. mit der Ausdehnung unseres Universums übereinstimmt. D.h. die Masse unseres sichtbaren Universums (plus dunkle Materie und Energie) und dessen Ausdehnung passen gerade so zusammen, dass nichts uns bekanntes – nicht einmal Licht – eine genügend grosse Fluchtgeschwindigkeit besitzt, um es jemals verlassen zu können. Daraus könnte man schliessen, dass wir selber in einem Schwarzen Loch "drin" sitzen.

Blatern in der Raumzeit

Einfallende Masse kommt von unserem Standpunkt aus betrachtet aufgrund des Speziellen Relativitätstheorie nie am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches an. Sie ist aber wegen der sogenannten Rotverschiebung irgendwann nicht mehr sichtbar. Zudem steigt der Schwarzschild-Radius linear zur einfallenden Masse. Gewohnt sind wir uns, dass die Masse einer Kugel mit der dritten Potenz zum Radius wächst. Diesen beiden Aussagen stützen die Vorstellung, dass sich die gesamte einfallende Masse auf einer einigermassen "dünnen" Schicht nahe des Ereigshorizonts konzentriert. Was dahinter abläuft ist schwierig. Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt im Innern eines Schwarzen Lochs eine Singularität voraus. Diese Singularität könnte aber auf den Urknall eines sich hinter dem Ereignishorizont befindenden Universums sein. Ich würde sogar soweit gehen zu behaupten, dass es sich dabei um den Urknall unserer Universums selber handeln muss. Ein Schwarzer Loch stellt lediglich eine Raumzeit-Blase dar.

Schwarze Löcher sind demnach wie Blatern in der Raumzeit. Ausserhalb ist gleichzeitig innerhalb. Anfang ist auch Ende. Derselbe Urknall passiert in jedem Schwarzen Loch. Es gibt nur eine Singularität – wenn überhaupt – und dann ist es jeweils dieselbe. Und gleichzeitig auch irgendwie nicht. Jede Entstehung von Materie scheint mir wie ein Mini-Urknall zu sein. Jede Vernichtung von Materie scheint verwandt zu sein mit dem Verschwinden in einem Schwarzen Loch.

Wir haben drei Aussagen:

1. Ein in der Zeit umkehrendes Teilchen erscheint als Antiteilchenpaar
2. Wir sitzen in einem Schwarzen Loch.
3. Schwarze Löcher sind Raumzeit-Blasen.

These:

• Unser Universum ist aufgespannt zwischen zwei Flächen Materie und Antimaterie. 
• Schwarze Löcher bilden sozusagen die „Wände“ unseres Universums, welche den darin enthaltenen Raum aufspannen.
• Es gibt eigentlich nur zwei Wände – eine aus Materie (wir fliegen darauf zu) und eine weitere aus Antimaterie (unser Antiversum fliegt darauf zu). 
• Analog zur elektrischen Ladung fallen Masseteilchen, die aus dem Urknall hervorgebracht wurden, in Richtung der beiden „Aussenhüllen“.

Schlussbemerkung

Folgende Ansichten erschweren dieses Verständnis:

1. In einem Schwarzen Loch herrscht eine grosse Dichte (Aussage zu unpräzis)
2. Durch die Raumzeit bedingte Ereignishorizonte machen es einem nicht gerade einfach

Was man generell so liest vermittelt das unvollständige und irreführende Bild in einem Schwarzen Loch herrsche eine unglaublich grosse Dichte. Man könnte leicht meinen, es habe "darin" keinen Platz für so etwas Normales wie den nächtlichen Sternenhimmel. Aber diese Vorstellung ist nicht hilfreich. Die Vorstellung einer Raumzeitblase finde ich hilfreicher und plausibler.

Salop ausgedrückt ist eine solche Blase für mich eine alternative Vorstellung eines Ereignishorizonts von einem Schwarzen Loch. Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt einen Ereignishorizont aufgrund der Raumkrümmung bei einem Schwarzen Loch voraus. Aber genau jener ist einer Diskussion im Weg, wenn man versucht "dahinter" zu kommen was bei einem Schwarzen Loch vonstatten geht. Unser Verstand lässt sich leicht etwas vorgaukeln. Trotzdem hat mir letztendlich die Auseinandersetzung mit Ereigshorinten dabei geholfen, eine klarere Vorstellung von Raum und Zeit zu entwickeln ...

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